【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于露天煤矿绿色回填，特别涉及一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法。
技术介绍
1、随着国家经济的快速发展，大规模开采造成露天矿坑数量急剧增加，一般采用矸石、粉煤灰等固废直接回填，直接回填优点是作业工程较简单，能够利用固体废物，但存在边坡稳定性差，地下水容易污染等缺点。
2、在固体废物利用方面，目前我国对于煤矸石和粉煤灰的利用率达70%以上，已经应用在地下矿井充填、土木工程材料等各个领域。固体废物回填露天矿坑能够有效解决采矿过程中出现的安全问题，增加固体废物的利用率，实现“一废治两害”的目标。但是，对矿区开采周边的废石和建筑垃圾的利用处于低水平，其中废石的利用率仅有不到30%，建筑垃圾利用率甚至不足10%，这些固废资源的大量产生不仅占用地表面积、污染环境且增加了运输成本，破坏了城市环境，如何有效利用是亟待解决的问题。
3、目前，地下开采煤矿和金属矿山膏体充填和固体充填都得到了广泛应用，但针对露天煤矿多为固体充填，膏体充填应用较少，主要在于膏体充填需要水泥等胶结材料，成本较高，这成为露天煤矿充填技术受限的重要因素。
技术实现思路
1、为了解决上述技术难题，既能有效利用固体废物，又能解决边坡稳定性、降低地下水环境污染，同时降低回填成本，本专利技术提供了一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法。该方法制备工艺简单，充填膏体制备材料全部为固体废物，包括页岩渣、造纸污泥灰、碱渣和绿泥岩，使得矿区及周边固体废物得到高效利用，并有效解决充填成
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，全固废膏体膏体由页岩渣、造纸污泥灰、碱渣、绿泥岩和矿坑抽排水组成。其中页岩渣为油母页岩炼油后剩余的固体废渣，页岩渣质量占固体总质量的11%～33%；造纸污泥灰为造纸厂剩余污泥的焚烧灰，造纸污泥灰质量占固体总质量的22%～45%；碱渣为工业制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，碱渣质量占固体总质量的5%～13%；绿泥岩为露天矿开采常见废石，绿泥岩质量占固体总质量的16%～38%；矿坑抽排水占充填材料总质量的27%～30%。
4、一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其中全固废膏体制备步骤如下：
5、步骤1：将页岩渣、碱渣、绿泥岩和造纸污泥灰破碎到1mm以下，破碎完成后按照比例倒入机械搅拌器中混合并搅拌均匀，搅拌时间1～2min；
6、步骤2：掺入矿坑抽排水，并在机械搅拌器中搅拌4～5min，制得全固废膏体充填材料。
7、一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其中采用竖向分层回填方法回填的具体步骤为：
8、步骤1：确定露天矿坑结构参数，将全固废膏体与大宗固废按照垂直走向布置；
9、步骤2：充填前对露天矿坑坑底进行平整；
10、步骤3：在露天矿稳定性边坡坡顶处建充填膏体制备站，膏体充填材料制备完成后，采用管道泵送至充填位置充填；
11、步骤4：紧挨膏体制备站建水池1座，用于防尘喷水和膏体制备用水，水来源于矿坑抽排水；
12、步骤5：将膏体充填材料输送至矿坑底部，充填高度4～6m，作为第一层；
13、步骤6：将煤矸石、废石、粉煤灰和建筑垃圾破碎到30mm以下，使用铲运机运输至采场，并洒水降尘，减少污染；
14、步骤7：在边坡充填2～4m厚的膏体材料，竖向填充高度在2m以内，随后在中间将煤矸石、废石、粉煤灰和建筑垃圾填入，分多次填入，且每次填入后使用压路机碾压法压实铺平，保持膏体与散体充填到同样高度，高度为8～10m，上向第三层采用膏体充填2～4m，每三层为一个分段。重复上述步骤循环回填，直至达到露天矿回填设计高度。
15、本专利技术的有益效果是：
16、环境友好：本专利技术以页岩渣、造纸污泥灰、碱渣和绿泥岩等地表大量堆存的固废材料为原材料，掺入矿坑抽排水，制成了一种膏体充填材料，不掺减水剂、增稠剂和化学试剂等外加剂，减少了对环境的污染。
17、工作性能良好：充分利用了4种固废胶凝材料与硅酸盐水泥有类似化学成分的特点，与传统水泥基充填膏体相比，全固废充填膏体在不使用外加剂的前提下，强度能够达到回填要求。膏体充填体与散体的表面充分接触和相连，可以有效起到充填矿坑的作用，是一种高效安全的回填方式。
18、固废利用率高：散体充填中大量使用了废石、煤矸石、粉煤灰和建筑垃圾，增加了废石和建筑垃圾的利用率，与传统水泥基充填膏体仅在水泥中掺入单一骨料相比，分层充填法能够同时使用多种矿区及周边固废，整体利用率高，大大减少了固废在地表堆放和运输的成本。
19、本专利技术公开的一种露天煤矿全固废膏体，只由固废材料组成，依靠各组分之间相互激发和协同作用产生胶结强度的机理为：造纸污泥灰和碱渣为膏体材料提供了大量的cao，而页岩渣和碱渣碱性较强，为膏体提供了碱性反应环境，绿泥岩和页岩渣提供了大量的sio2，掺入水后，ca(oh)2参与水化反应后，与caso4生成了钙矾石，钙矾石在膏体内部的大量积累，使得内部孔隙得到填充，从而在宏观上抗压强度提高，同时，膏体内部消耗ca(oh)2形成的c-s-h凝胶也使膏体的抗压强度得到了提升。
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1.一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：所述全固废膏体制备的原材料包括页岩渣、造纸污泥灰、碱渣、绿泥岩和矿坑抽排水；膏体充填材料依靠各固废之间相互激发和协同作用产生胶结强度；大宗固废包含煤矸石、废石、粉煤灰和建筑垃圾等固体废物；回填方式为全固废膏体与大宗固废竖向分层回填。
2.根据权利要求1所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：将页岩渣、碱渣、绿泥岩和造纸污泥灰投入到机械搅拌器中搅拌1～2min，搅拌均匀后，掺入矿坑抽排水，搅拌时间4～5min，最终制备成密度为2000～2005kg/m3的膏体。
3.根据权利要求1所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：所述全固废膏体制备的原材料包括页岩渣、造纸污泥灰、碱渣、绿泥岩和矿坑抽排水。以重量百分比计为：页岩渣质量为固体总质量的11%～33%，造纸污泥灰质量为固体总质量的22%～45%，碱渣质量为固体总质量的5%～13%，绿泥岩质量为固体总质量的16%～38%，矿坑抽排水质量占充填材料总质量的27%～30%。
4.根据
5.根据权利要求1所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：采用竖向分层回填方法回填的具体步骤为：
6.根据权利要求5所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：废石、煤矸石、粉煤灰和建筑垃圾采用垂直走向布置，膏体充填体与散体的表面充分接触和相连，在充填后上表面需预留0.3～0.5m的浇筑面保证分层作业。
...【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：所述全固废膏体制备的原材料包括页岩渣、造纸污泥灰、碱渣、绿泥岩和矿坑抽排水；膏体充填材料依靠各固废之间相互激发和协同作用产生胶结强度；大宗固废包含煤矸石、废石、粉煤灰和建筑垃圾等固体废物；回填方式为全固废膏体与大宗固废竖向分层回填。
2.根据权利要求1所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：将页岩渣、碱渣、绿泥岩和造纸污泥灰投入到机械搅拌器中搅拌1～2min，搅拌均匀后，掺入矿坑抽排水，搅拌时间4～5min，最终制备成密度为2000～2005kg/m3的膏体。
3.根据权利要求1所述的一种露天煤矿全固废膏体与大宗固废分层绿色回填方法，其特征在于：所述全固废膏体制备的原材料包括页岩渣、造纸污泥灰、碱渣、绿泥岩和矿坑抽排水。以重量百分比计为：页岩渣质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：李喜林，杜传洋，刘玲，范明，杨海娟，于晓析，安艳丽，于金鹏，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：
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