一种蜂窝状矿山充填工艺方法与流程

本发明涉及一种蜂窝状矿山充填工艺方法。

背景技术：

其一，地球上的矿产资源是有限的，无序的非科学的乱开乱采现象，加上管理上严重脱节，片面追求低成本采矿，不但采矿区安全事故时有发生，也造成了极大的资源浪费，再加上地质条件和采矿技术等方面的影响，使得矿产资源日趋枯竭，也给人类的生存和环境带来了极其严重的影响。

我国国有矿山1万多座，集体、个体矿山28万多个，年矿石采掘量60多亿吨，矿产开发总规模已居世界前列。矿产资源开发利用过程同时产生的地应力变化是生态环境污染源与破坏生态的原动力。由于矿产资源的大量开采，也形成了大面积采空区，采空区得不到有效支护，造成塌陷，随着时间的推移，地表也随之塌陷，形成塌陷区，致使居民搬迁，房屋，农田和道路等遭到破坏，严重影响环境。进入21世纪，矿山开采将转向深部矿体、“三下矿体”以及其它复杂难采矿体。地压控制问题将日益突出，并成为深部高效、安全作业的主要障碍。采空区充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一，因此，充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视，充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。矿山充填和充填技术一是可大大提高回采率、降低矿石贫化率，可以充分利用地球上有限的矿产资源，为子孙后代保留生存的财富；二是能够有效地保护矿区地表，防止地质次生灾害的发生，保护矿区国家和人民生命财产的安全；三是减少矿区后期的复耕复垦成本，据不完全统计国家用于矿区复耕复垦费用有上千亿元，如湘潭锰矿用于矿区复耕复垦及改造工程项目的费用就达二十多亿元。

目前，采空区充填和充填采矿法，常用的充填工艺有干式充填、水砂充填、胶结充填等工艺技术；充填用料也主要有以下两类：一是将胶凝材料与填充料(土料、尾矿泥砂、以及碎石等)拌合形成均质的、高流动度的混合料浆体，二是将固化剂与填充料制备成膏状的砂浆，采用上述工艺技术，因混合料浆体的含水量大，所形成的固化体密实性差、孔隙率大、抗压强度低，况且设备投入较大。

其二，随着人们生活水平的提高，城市生活垃圾产生量不断增长，其对环境的危害逐步扩大；且在收集、运输、处置过程中垃圾所含有的和产生的有害成分会对大气、土壤、水体造成污染；解决垃圾问题的目标是使垃圾减容减量化、资源化和无害化。如何处理或有效地无害化资源利用这些城市固态废弃物（特别是不可降解或难以降解的固废物资，也称“城市矿产”），是国内外都在研究的重大课题。

在我国乃至世界范围内，目前广泛使用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧两大类。填埋法需要占用大量的土地，对地下水及周边环境造成二次污染；填埋法是把垃圾作为废物处理，对垃圾资源的利用率为零，不符合我们国家可持续发展的原则。垃圾焚烧这种方法技术要求高、一次性投资大，焚烧尾气的二次污染处理工艺复杂，操作和控制的技术要求高；垃圾燃值低，发热量不高，需要用助燃剂，造成很高的运行费用；即便是考虑垃圾焚烧发电，过高的运行费用也会导致其成本高于传统发电成本，需要财政补贴来维持，经济上难以自立，所以说垃圾焚烧法也不是垃圾处理最理想的方法。上述可见，采取任何单一的垃圾处理方式都不是理想的符合我国国情的、有效的垃圾处理方法，都不能使生活垃圾处理真正达到减量化、无害化、资源化综合处理。

综上两点所述，研究将矿山采空区充填和城市生活垃圾处理有机地结合在一起，即将垃圾中不能降解或难以降解的物质制成芯模或内模，浇筑在混凝土中形成蜂窝状的充填结构体，使采空区得到有效充填，又使城市垃圾得到有效处理和利用，是节能环保、利国利民的百年大计。

其意义在于，一是符合国家循环经济和环境保护产业政策，形成“天然矿产”和“城市矿产”资源化综合利用的大循环；二是大大降低矿石贫化率、提高矿山开采率，使有限的矿产资源得以充分利用；三是使城市垃圾得以减量化、无害化、资源化的综合利用；四是矿山采空区的充填可有效保护矿区的地质环境和生态环境，避免地质灾害和破坏生态环境的现象发生；五是垃圾中不能降解或难以降解的物质制成的芯模或内模是浇筑在混凝土中，形成蜂窝状的密封结构，混凝土具有抗渗防渗性能，不会产生二次污染，蜂窝状结构形式还具有抗震减震性能，减轻或避免地壳运动带来地表的破坏。

从国家层面上来讲，一是要加大采矿技术创新的投入，研究新的采矿充填技术是保住绿水青山的必要途径，也为矿区的复垦工作指明了方向；二是要加强矿山开采管理力度，规范开采制度、推广采矿充填新技术，必要时出台强制政策，确保山常青、水常绿、天常蓝，造福于子孙万代。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可大大提高充填效率、提高充填层强度的蜂窝状矿山充填工艺方法，蜂窝状结构体还具有抗震减灾的效果，对矿区地质环境保护、充分利用有限的矿产资源、降低矿石的贫化率、提高矿山的开采率具有十分重要的意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括蜂窝芯模4和混凝土5，相邻蜂窝芯模4之间形成网格状肋6，互相之间形成蜂窝结构，所述蜂窝芯模4浇筑在混凝土5内部，形成蜂窝状充填结构体3。

所述网格状肋6内部设置钢筋或由混凝土5浇筑后自然形成无钢筋的肋。

所述的蜂窝芯模4由有机物、或无机物、或有机物与无机物的混合物、或改性材料制成。

所述的蜂窝芯模4由不能降解或难于降解的垃圾制成。

所述的蜂窝芯模4内部为空心体。

所述的蜂窝芯模4内部空心体内填充有非砼材料。

所述的蜂窝芯模4为非砼构成的实心体。

所述的蜂窝芯模4外形是箱状或管状或多面体。

所述的蜂窝状充填结构体3一次以上浇筑成型。

本发明的有益效果是：通过将蜂窝模按规则或不规则状排列并固定在采空区，经浇筑混凝土后形成坚固的蜂窝状结构体，达到矿井充填的效果，可大大提高充填效率、提高充填层强度及降低开采中矿石贫化率、提高回采率；蜂窝状结构体还具有抗震减灾的效果，对矿区地质环境保护、提高矿石开采量、降低复耕成本等具有十分重要的意义。

附图说明

图1是矿井采空区示意图。

图2是矿井采空区充填后示意图。

图3是蜂窝模横向规则排列示意图。

图4是蜂窝模纵向规则排列示意图。

图5是蜂窝模纵向和横向组合排列示意图。

图6是蜂窝模无规则排列示意图。

图7-11是蜂窝模外形示意图。

图12是蜂窝模空心部分填充示意图。

图13是加强肋放大示意图。

图中：1-非矿物，2-矿井采空区，3-蜂窝状充填结构体，4-蜂窝模，5-混凝土，6-网格状肋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1，本发明包括蜂窝芯模4和混凝土5，相邻蜂窝芯模4之间形成网格状肋6，互相之间形成蜂窝结构，所述蜂窝芯模4浇筑在混凝土5内部，形成蜂窝状充填结构体3，并根据地质条件和强度要求可以选择是否在网格状肋6内部设置钢筋或由混凝土5浇筑后自然形成无钢筋的肋，所述的蜂窝芯模4可以是空心体也可以是实心体，也可以是内部填充有非砼材料的空心体，将蜂窝模按规则或不规则状排列并固定在采空区，经浇筑混凝土后形成坚固的蜂窝状结构体，达到矿井充填的效果，如此可以优化填充结构，大大提高充填效率、降低充填成本、提高充填层强度，蜂窝状结构体还具有抗震减灾的效果，对矿区地质环境保护、提高矿物质的开采率具有十分重要的意义。参阅图1至图13。

实施例2，所述的蜂窝芯模4由有机物、或无机物、或有机物与无机物的混合物、或改性材料制成。参阅图1至13，其余同实施例1。

实施例3，所述的蜂窝芯模4由不能降解或难于降解的垃圾制成。参阅图1至13，其余同上述实施例。

实施例4，所述的蜂窝芯模4外形是箱状或管状或多面体。参阅图1至13，其余同上述实施例。

实施例5，所述的蜂窝状充填结构体3一次以上浇筑成型。参阅图1至13，其余同上述实施例。

实施例6，所述的蜂窝芯模4是特制成型，或是直接用建筑用内模或芯模。参阅图1至13，其余同上述实施例。