一种煤矸石分层填埋处置的方法

技术领域

本发明涉及煤矸石处置技术领域，具体涉及一种煤矸石分层填埋处置的方法。

背景技术

煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，约占煤炭产量的10%。采煤和洗煤过程中排放的煤矸石堆积成矸石山，对环境危害极大：侵占土地，影响生态，破坏景观；矸石山淋溶水(酸性水)污染地下水源和河流，危及农作物和水产养殖；由于煤矸石中存在硫化铁和含碳物质，会自燃，排放大量烟尘，严重污染大气，危害人体健康，抑制植物生长，腐蚀建筑结构；个别煤矸石山还存在爆炸隐患，对矿区安全构成严重威胁。

煤矸石较为常用的处置方式是，将煤矸石进行分层压实，每层煤矸石上均覆盖一层黄土，且压实每层黄土，最后也用一层黄土覆盖在煤矸石表面压实。

针对上述相关技术，申请人认为相关技术中，煤矸石山表面虽然经过压实处理，但由于煤矸石内部存在较多的孔隙，外界空气容易进入煤矸石内部，导致煤矸石内部发生氧化，进而发生自燃。

发明内容

本发明目的在于提供一种煤矸石分层填埋处置的方法，以抑制煤矸石内部的氧化速度，减少煤矸石发生自燃的风险。

本发明通过下述技术方案实现：

一种煤矸石分层填埋处置的方法，包括以下步骤：

S1、填埋场地预处理；

S2、S2、管路预埋处理：在填埋场地上设置第一预埋管和第二预埋管，所述第一预埋管的一端位于预埋场地上、另一端延伸至预埋场地外部，所述第二预埋管的一端位于预埋场地上且与第一预埋管连通、另一端向上延伸，所述第二预埋管上沿长度方向开设有多个通气孔，所述第二预埋管顶部封堵设置；

S3、分层填埋处理：在填埋场地摊铺一层煤矸石层，然后在所述煤矸石层上摊铺黄土层，在所述黄土层上再次摊铺煤矸石层，重复上述摊铺步骤，形成了煤矸石层-黄土层-煤矸石层的分层结构，所述分层结构的最上层为黄土层，且所述煤矸石层以及黄土层均进行压实处理，所述第二预埋管与每一层煤矸石层相对应部位均设有通气孔；

S4、通过所述第一预埋管向第二预埋管内输送抗氧气体。

进一步地，步骤S1中，先平整压实填埋场地，然后在填埋场地上铺设防水膜，随后在防水膜上方进行设置硬化层。

进一步地，步骤S1中，在填埋场地周侧设置混凝土挡墙，所述分层结构位于混凝土挡墙内侧。

进一步地，步骤S2中，填埋场地上还设置有第三预埋管，所述第三预埋管的一端与填埋场地相抵接、另一端延伸至最上层的黄土层上方，所述第三预埋管上沿长度方向开设有多个透气孔，所述第三预埋管与每一层煤矸石层相对应部位均设有透气孔，所述第三预埋管上设置有测氧组件，所述测氧组件包括封盖以及氧气传感器，所述封盖可拆卸设置在第三预埋管的顶部开口端，所述氧气传感器设置在第三预埋管内部，所述氧气传感器电性连接有控制器。

进一步地，所述封盖与第三预埋管通过螺纹连接，所述封盖位于第三预埋管内部的一侧设置有竖杆，所述竖杆向预埋场地延伸，且所述竖杆上沿竖杆的长度方向设置有多个密封圈，多个所述密封圈均与第三预埋管内侧壁为滑动密封，相邻两个所述密封圈之间均设置有氧气传感器，且每一层所述煤矸石层内部对应部位均设置有所述氧气传感器。

进一步地，所述第一预埋管位于填埋场地外部的一端连通设置有储气装置，所述储气装置内储存有抗氧气体，所述储气装置用于向第一预埋管输送抗氧气体。

进一步地，所述储气装置包括第一储气罐以及第二储气罐，所述第一储气罐与第一预埋管之间连通设置有第一输气管，所述第二储气罐与第一预埋管之间连通设置有第二输气管，所述第一输气管上设置有第一电磁阀，所述第二输气管上设置有第二电磁阀，所述第一电磁阀与控制器电性连接， 所述第一储气罐内储存有氮气，所述第二储气罐内储存有氦气。

进一步地，步骤S4中，开启所述第一电磁阀以及第二电磁阀，通过第一预埋管向第二预埋管内输送氮气和氦气，检测所述分层结构外部各部位的氦气浓度，对分层结构外部氦气浓度高于正常空气中氦气浓度的部位进行进一步压实处理和固化处理。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、 通过第一预埋管向第二预埋管内输送抗氧气体，抗氧气体通过第二预埋管上的通气孔向每个煤矸石层内部的孔隙中流动，抗氧气体可将煤矸石层内部的氧气挤出，减少煤矸石层内部的氧气含量，有利于抑制煤矸石层内部发生的氧化反应，进而减少煤矸石层内部发生自燃的情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

在附图中：

图1为本发明实施例1的煤矸石分层填埋结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、第一预埋管；2、第二预埋管；3、通气孔；4、煤矸石层；5、黄土层；6、硬化层；7、混凝土挡墙；8、第三预埋管；9、透气孔；10、封盖；11、氧气传感器；12、竖杆；13、安装板；14、密封圈；15、第一储气罐；16、第二储气罐；17、第一输气管；18、第二输气管；19、第一电磁阀；20、第二电磁阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。

实施例1

一种煤矸石分层填埋处置的方法，参照图1，包括以下步骤：

S1、填埋场地预处理；

S2、管路预埋处理：在填埋场地上设置第一预埋管1和第二预埋管2，第一预埋管1的一端延伸至预埋场地中部位置、另一端延伸至预埋场地外部，第二预埋管2的一端位于预埋场地中部且与第一预埋管1连通、另一端向上延伸，第二预埋管2上沿长度方向开设有多个通气孔3，且第二预埋管2的顶端封堵设置；

S3、分层填埋处理：在填埋场地摊铺一层煤矸石层4，然后在煤矸石层4上摊铺黄土层5，在黄土层5上再次摊铺煤矸石层4，重复上述摊铺步骤，形成了煤矸石层4-黄土层5-煤矸石层4的分层结构，分层结构的最上层为黄土层5，且煤矸石层4以及黄土层5均进行压实处理，第二预埋管2的顶部延伸至最上层的黄土层5上方，第二预埋管2与每一层煤矸石层4相对应部位均设有通气孔3，第二预埋管2被分层结构掩埋；

S4、通过第一预埋管1向第二预埋管2内输送抗氧气体。

本方案中，通过第一预埋管1向第二预埋管2内输送抗氧气体，抗氧气体通过第二预埋管2上的多个通气孔3向每个煤矸石层4内部的孔隙中流动，抗氧气体可将煤矸石层4内部的氧气挤出，减少煤矸石层4内部的氧气含量，有利于抑制煤矸石层4内部发生的氧化反应，进而减少煤矸石层4内部发生自燃的情况。

作为一种优选的实施方式，参照图1，步骤S1中，先平整并压实填埋场地，然后在填埋场地上铺设防水膜，随后在防水膜上方进行设置硬化层6，硬化层6可以采用水泥层，增强填埋场地的承载性能和防渗性能，减少雨水与煤矸石层4接触后形成的污染水渗入到地下污染地下水和河流。

作为一种优选的实施方式，参照图1，步骤S1中，在填埋场地周侧设置混凝土挡墙7，分层结构位于混凝土挡墙7内侧，可减少分层结构发生滑坡坍塌的情况，分层结构发生滑坡坍塌，容易加快外部空气与分层结构之间的空气流通，进而加快煤矸石层4的氧化，混凝土挡墙7可有利于分层结构的结构稳定。

作为一种优选的实施方式，参照图1，步骤S2中，填埋场地上还设置有第三预埋管8，第三预埋管8的一端与填埋场地相抵接、另一端延伸至最上层的黄土层5上方，第三预埋管8上沿长度方向开设有多个透气孔9，第三预埋管8与每一层煤矸石层4相对应部位均设有透气孔9，第三预埋管8上设置有测氧组件，测氧组件包括封盖10以及氧气传感器11，封盖10可拆卸设置在第三预埋管8的顶部开口端，氧气传感器11设置在第三预埋管8内部，氧气传感器11电性连接有控制器；通过测氧组件可以对第三预埋管8内部的氧气浓度进行监测，当第三预埋管8内氧气浓度较高时，说明此时煤矸石层4内部氧气浓度较高，存在煤矸石层4与外部通气较好的情况，此时控制器发出警报信息，然后可以通过第一预埋管1向第二预埋管2内输送抗氧气体，以控制煤矸石层4内部氧气含量。

作为一种优选的实施方式，参照图1，封盖10与第三预埋管8通过螺栓连接，封盖10位于第三预埋管8内部的一侧设置有竖杆12，竖杆12向预埋场地延伸，竖杆12上设置有安装板13，氧气传感器11位于安装板13上，且竖杆12上沿竖杆12的长度方向设置有多个密封圈14，多个密封圈14均与第三预埋管8内侧壁为滑动密封，相邻两个密封圈14之间均设置有氧气传感器11，且每一层煤矸石层4内部对应部位均设置有氧气传感器11；通过多个氧气传感器11对每一层的煤矸石层4内部的氧气含量进行监测，便于更加直观地监测到具体某一层煤矸石层4内部氧气含量偏高，进而重点关注和处理对应煤矸石层4。

作为一种优选的实施方式，参照图1，第一预埋管1位于填埋场地外部的一端连通设置有储气装置，储气装置内储存有抗氧气体，储气装置用于向第一预埋管1输送抗氧气体；当氧气传感器11监测到某一层煤矸石层4内部氧气含量偏高时，通过储气装置可方便及时通过第一预埋管1向第二预埋管2内输送抗氧气体，进而向煤矸石层4内输送抗氧气体，方便控制煤矸石层4内的氧气含量，另外，抗氧气体在煤矸石层4内部流动时，可带走煤矸石层4内部由于少量氧气的存在发生氧化反应而产生的热量，煤矸石层4内部的热量最后随抗氧气体带出分层结构，破坏了煤矸石层4的供氧蓄热条件，一定程度上可防止煤矸石层4自燃。

作为一种优选的实施方式，参照图1，储气装置包括第一储气罐15以及第二储气罐16，第一储气罐15与第一预埋管1之间连通设置有第一输气管17，第二储气罐16与第一预埋管1之间连通设置有第二输气管18，第一输气管17上设置有第一电磁阀19，第二输气管18上设置有第二电磁阀20，第一电磁阀19与控制器电性连接，第一储气罐15内储存有氮气，第二储气罐16内储存有氦气；氧气传感器11监测到煤矸石层4内部氧气含量较高时，控制器开启第一电磁阀19，第一储气罐15通过第一输气管17向第一预埋管1输送氮气，进而向所有煤矸石层4内部输送氮气，以控制分层结构内的氧气含量。

作为一种优选的实施方式，参照图1，步骤S4中，开启第一电磁阀19以及第二电磁阀20，通过第一预埋管1向第二预埋管2内输送氮气和氦气，检测分层结构外部各部位的氦气浓度，对分层结构外部氦气浓度高于正常空气中氦气浓度的部位进行进一步压实处理和固化处理；由于氦气扩散性较强，氦气从第二预埋管2快速流经煤矸石层4后扩散至分层结构外部，在分层结构外部检测氦气含量，即可发现分层结构与外部空气流通较为通畅的部位，此时可相应部位摊铺黄土，并对黄土和分层结构进行进一步压实处理，还可以对相应部位进行注浆处理，以隔绝煤矸石层4与外部空气的连通通道。

需要注意的是，在分层结构表面的黄土上，可以栽种花草树木，以稳定黄土层5，减少黄土层5表面土壤流失，减少煤矸石层4裸露在空气中的情况。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，第一储气罐15中储存的抗氧气体可以是氖气、氩气、氪气或者氙气。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。