[发明专利]一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法

说明书

本发明公开了一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法，包括以下步骤：步骤1：将碱性固体废物破碎至粉末状，得到反应物A；步骤2：将矿井所排的乏风通入水中，获得反应物B；步骤3：所述反应物A和反应物B均通过管道从地面运输至需填充的井下采空区；其中，所述反应物A为固体，所述反应物B为液体。本发明提供的一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法，通过液固反应生成更为坚硬、粒度小的固体物质，并能够很好的与采空区顶板、采空区底板、围岩接触，达到紧密接触，井下反应，操作简单，高强度充填的效果。

技术领域

本发明涉及注浆充填及环境污染物处理技术领域，具体涉及一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法。

背景技术

我国是能源生产与消耗大国，同时，我国的能源赋存特征为“富煤、贫油、少气”，据统计，2030年煤炭在我国一次能源中的占比依旧会在50％以上，在未来的几十年中，煤炭开采仍然会作为我国能源生产的主流支柱产业，然而煤炭资源开发利用过程中，会产生大量的煤矸石等固废物和CO₂，其中固废物中含有大量的碱性物质，随意丢弃会严重污染环境，而CO₂的大量排放则会引发严重的温室效应，严重违背我国“碳达峰、碳中和”的重大战略决策。同时煤炭开采后产生大量采空区，不及时处理将导致严重的灾害。在此大环境下，煤矿采空区的充填及固废物、CO₂的处理势在必行。

当前许多研究人员致力于使用矸石回填采空区，然而矸石回填往往面临着矸石难以进入采空区以及充填后不能紧密接顶等问题；在处理固废物中，大多致力于将故废物用作路桥等垫层路基使用，然而，大量的碱性固废物会严重污染原有土壤环境，造成水土流失及土地富碱化，不利于农作物等的生产。

发明内容

鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法，本发明提出了一种处理碱性固废物并以充填采空区的方法，旨在利用CO₂与碱性物质之间反应生成固体沉淀物与胶凝剂，将其充填于井下采空区，在减少CO₂与碱性固废物上山污染环境的同时充填采空区，既可以实现CO₂和碱性固废物的矿化封存和利用，又可以减少岩层移动和地表沉陷的危害，利用此方法达到一计多用的效果。

为了达到上述目的，本发明提供一种处理碱性固体废物并以填充采空区的方法，包括以下步骤：

步骤1：将碱性固体废物破碎至粉末状，得到反应物A；

步骤2：将矿井所排的乏风通入水中，获得反应物B；

步骤3：所述反应物A和反应物B均通过管道从地面运输至需填充的井下采空区；

其中，所述反应物A为固体，所述反应物B为液体。

依照本发明的一个方面，所述井下采空区包括采空区顶板、采空区底板、一侧的采空区水凝混凝土密封墙和剩余侧壁的围岩，所述采空区顶板、采空区底板、一侧的采空区水凝混凝土密封墙和围岩围合形成井下采空区，所述采空区水凝混凝土密封墙上设有至少2个注料孔，2个注料孔分别连接有注液管道和注固管道。

依照本发明的一个方面，所述碱性固体废物包括煤矸石、粉煤灰、选矿尾煤、气化渣中的任意一种或多种。

依照本发明的一个方面，所述反应物B为碳酸。

依照本发明的一个方面，所述步骤1中，粉末状的反应物A的粒径为100-500目。

依照本发明的一个方面，在进行步骤3之前，通过反应物A中含有碱性物质的含量、反应物B中CO₂的含量、井下采空区的体积和反应物A和反应物B的反应产率确定反应物A和反应物B的所需量。

依照本发明的一个方面，所述步骤3具体为：根据预先确定的反应物A和反应物B同时通过管道从地面运输至需填充的井下采空区。

本发明的有益效果：