[发明专利]一种水泥基污染物阻断注浆材料与制备方法

说明书

本发明属于矿井注浆技术及地下污水处理领域，提供了一种水泥基污染物阻断注浆材料与制备方法，包括：水泥40‑50％，水32‑40％，氧化钙2‑5％，活性填料10‑15％，发气包覆颗粒1‑2％，硅酸钠8‑13％，玄武岩纤维1‑2％，瓜尔胶0.5‑1％，十二烷基磺酸钠0.1‑0.5％；发气包覆颗粒为带有煤油隔离层的铝粉颗粒。活性填料为零价铁、磁铁矿、活性炭。可用于加固巷道同时抑制矿区地下污染物扩散，能够通过注浆技术预先将材料注入矿井周围潜在的过水通道，当材料到达指定地点时自身内部能够迅速产出绵密细泡，整个料浆迅速水化并膨胀，并同时起强度，当矿山开采结束后地下水位上涨将矿区污染物携带进入地下水，此材料可以通过其多孔结构极大的比表面积和材料本身所含的活性物质对污染物的运移进行阻断。

技术领域

本发明涉及矿井注浆技术及地下污水处理领域，具体涉及一种水泥基污染物阻断注浆材料与制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

当前随着我国清洁能源被广泛利用，化石能源也被逐渐限制使用，尤其是煤炭类资源。煤炭在开发过程中不可避免的开挖矿井巷道，矿井巷道的综合治理在土地开发、环境保护等领域中有着重要意义。如何防止矿井开采后内部残留污染物由地下水携带并扩散至其他含水层进而对深层地下水产生污染，是目前以及未来的一项重要课题。

我国矿山分布广泛，不同矿井开采物成分复杂程度高，导致矿井污染物种类繁多，污染物如果进入浅层地下水层，治理需要花费大量的人力、物力并占用大量的地表面积，而如果污染物进入深层地下水层，造成的破坏将是不可逆的。亟需一种注浆材料，要求流动性好、凝结后强度高、能够适应深层复杂地质条件，同时兼顾过滤矿井中污染物的性能。

有研究提供了一种修复地下水铬污染的可渗透反应墙材料。通过构建连续型PRB反应墙，在反应墙内加入活性填料达到还原吸附铬污染物的作用。虽其能够达到吸收铬离子的作用，但由于该反应墙为连续反应带式反应墙，需要预先摸清整个污染体系的水文地质情况，再进行地面明沟开挖，工程量大，且适用深度较浅，对地下深部复杂矿井巷道的污染治理有极大局限性。再加上还原物大量采用亚硝酸钠盐、硫代硫酸盐和亚硫酸盐，极易对水体造成二次污染。

有研究提供了一种针对地下水污染处理的过滤材料，其中主要利用铁粉和碳之间形成的碳源电池和膨润土离子吸附作用达到净水的目的。从其技术原理不难看出，其地下水处理材料的吸附能力有限，所针对的有害物质面窄；其制造方法上可以看出，其将原材料制备成球体，通过球体堆积的方式对地下水过滤，其主要针对地上处理，不适用于地下污染羽的原位治理。

有研究提供了一种宽pH范围修复铬污染物地下水渗透性反应墙材料，其主要组分为铁基介质、石英砂、黏土及活性炭。其主要调整了一个宽泛的pH范围，以去除地下污染物的六价铬。所使用的渗透材料成本低廉、制作简单。从中不难看出，其大量使用了天然多孔结构矿物，但随着天然矿物的日渐匮乏，其应用也受到了限制。同样其反应墙的应用范围只适合于较浅层的污染羽，无法针对性的预防及治理深层地下水污染。

上述矿井污水处理材料，虽通过了添加活性材料解决了净化污水的问题，但实际应用中并未提及预防及处理矿井深层次污染源扩散问题。由于地下巷道的复杂性，污染物的不确定性，要求新型注浆材料稠度满足可泵送要求、结石率高、浆脉孔隙率高、透水性强、强度达标、具有一定的污水处理效果等优势，从而可以使其在源头抑制深部污染源扩散。

发明内容

针对上述缺点不足和工程实际需要，本发明提供了一种水泥基污染物阻断注浆材料，能够通过注浆技术预先将材料注入矿井周围潜在的过水通道，当材料到达指定地点时内部自身能够迅速产出绵密细泡，整个料浆迅速水化并膨胀的同时达到较高强度。当矿山开采结束后地下水位上涨将矿区污染物携带进入地下水，在此期间本发明的注浆材料可以通过其多孔结构极大的比表面积和材料本身所含的活性物质对污染物的运移进行阻断。