专利名称：用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法
技术领域：
本发明属于环境综合治理的方法与技术，具体涉及一种利用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法。
背景技术：
众所周知，城镇垃圾是损害城市环境质量和危害居民身心健康，妨碍社会经济与生态环境可持续协调发展的一大公害；矿山资源开采所形成的露天矿坑与地下采空区是引发矿山周边山体滑落、崩塌、岩层和地表移动、开裂、塌陷，危及工农业生产和人民生命财产安全的一大祸根。面对与日俱增、日趋严重的城市垃圾危害，常规的解决办法是有效地控制垃圾产生的源头，推进垃圾中可再生复活资源的分类回收，尽可能转化利用垃圾中潜在资源；科学地掩埋废弃的固体垃圾；利用有效的手段焚烧减量或堆肥利用。从目前的情况看，由于焚烧建厂的一次性投资大，运行成本高，堆肥制成的肥料肥效低，加之二恶英与残留物质的危害性大，世界各国采用焚烧法、堆肥法处理的垃圾还不到垃圾产生总量的15％，大量的生活垃圾还是靠填埋或裸露堆放予以处置；面对日益严重的废弃采场的问题，常用的处理方法除采取有效的充填(置换)采矿方法外，就是支护加固，或以废石废料予以回填，但是由于这样做的运作成本高，工艺复杂，实践中很难做到位，特别是对量大面广，价值低廉的铁、煤、磷等矿产资源的开发而言，更难做到，这就使得与日骤增的城镇垃圾和逐年增多的废弃采矿场成了危害生态环境、损害社会经济与生态环境可持续协调发展的有害因素。因此，如何有效的处理城镇垃圾和废弃采矿场，一直都是世界各国极为关注和迫切需要解决的大难题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种针对城镇垃圾消纳和废弃采矿场安全治理的有效处理处置方法。
本发明方法是基于城镇垃圾的卫生填埋需要有合适的填埋场所，而废弃采矿场安全治理最有效的方法——回填又需要充填料。利用城镇固体垃圾回填废弃采矿场，正是为了科学有效地消纳处理城镇垃圾和安全稳妥与经济简便地消除或减少由矿山采空区所引发的地质灾害。
本发明方法的技术方案是先将垃圾废弃物分成有机物和无机物两类；再分别予以粉碎、脱水，并压缩成块体；然后再将以上垃圾块体分别堆砌在经过防渗处理和设置了气、液收集管(沟)路的采矿场中不同的区块，直至达到设计标高后，铺上粘土封场，予以复垦、开发利用。
具体实施例方式
本发明方法的实施包括以下步骤1.分类粉碎将收集集中的垃圾通过分选装置进行分选、回收后，把剩下的垃圾废弃物按其属性分成有机物类和无机物类，然后利用粉碎设备分别予以粉碎和挤压脱水，粉碎脱水后的垃圾废弃物(颗粒物)直径≤2.0cm；含水量≤20％。
实施该步骤的目的是使垃圾废弃物变成直径≤2.0cm；含水量≤20％的颗粒状物品，以利于压缩打包和再生利用。
2.压缩打包在颗粒物(粉碎脱水后的垃圾废弃物)中加入适量的粘接剂(粘土等)，并搅拌均匀，然后置于压缩打包装置里，压缩成带有上下贯通的排气、排液孔的长方形或正方形块体，排气、排液孔的直径≥1.0cm，密度≥20个孔/m3，块体体积≥0.05m3，容重≥700kg/m3，内摩擦角φ值≥15°，粘聚力C值≥40kPa。
实施该步骤的目的是将颗粒物压缩成带有排气、排液孔的硬块体，以利于垃圾块体堆砌填埋工艺的实施。
3.分区进行防渗处理在作为垃圾填埋场地的废弃采空场内，用砖混或石混材料筑构的墙体将它分割成若干个区块，每个区块的面积控制在800～6000m2的范围内，形状可视具体情况而定。区块底部隔渗处理是在铺25～40cm的粘土并压实后，再在其上喷涂5cm厚的环氧砂浆；区块四周防渗处理则是先喷10～15cm厚砂浆后，再在其上喷涂5cm厚的环氧砂浆，经过上述处理后，填埋区块的渗透系数≤10-7。
实施该步骤的目的一是为了便于将无机物和有机物类垃圾分开填埋，以利于填埋场地的管理和填埋物的处理与利用；二是为了防止和减少填埋场内淋沥液的渗透迁移所产生的二次污染。
4.分区设置废液收集沟网在各填埋区块内，用加有水玻璃的混凝土或凹形塑质槽管敷设淋沥液收集沟网，并使整个区块构成一个流向一处的废液集中收集的沟网系统，以利于淋沥液的集中收集处理。
5.分区安装废气收集管网当各填埋区块的垃圾块体堆砌到10～20m后，用塑料管把各块体中的排气、排气孔连成一体，并构成一个具有统一出口的气体集中收集的秋网系统，以利于该区该层废气的集中收集处理。
6.分区分层堆砌和封场利用现有的砖混砌筑技术，进行垃圾块体的堆砌填埋，填埋中要求块体中的气、液排出孔上、下对正。并在堆砌10～20m后，再按步骤4、5的要求重新设置一层液、气收集管(沟)网，然后按照以上步骤要求依次进行第二层、第三层……的堆砌填埋，直至堆砌到设计高度后，铺盖一层100～200cm厚的粘土，予以封场处理。
7.复垦开发在填埋场内的垃圾块体，经过一段时间(10～20年)的物理、化学作用和沉降变化，并且趋于稳定后，即可实施复垦或开发利用。
本发明方法的优点是1.分类粉碎、剂压脱水和压缩打包，可减少垃圾的体积，实现垃圾的分类管理和再生利用；2.分区进行防渗、隔渗处理和设置与安装废液、废气集中收集的沟(管)网系统，可避免和减少垃圾对环境质量的危害和影响；3.分区分层堆砌填埋和封场复垦及开发利用，可避免和减少矿山废弃采空场所引发的地质灾害，并有利于废弃采矿场的复垦与开发利用；总之，本发明方法的投资小，操作简便，运作成本低，既可变两害为一利，又可实现垃圾减量化、无害化、资源化的目标，而且有助于社会经济与生态环境的可持续协调发展。
权利要求
1.一种利用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法，其特征在于本方法包括以下实施步骤(1)分类粉碎将分选回收后剩下的垃圾废弃物按无机物类和有机物类分别于以粉碎和挤压脱水，粉碎脱水后的垃圾废弃物(颗粒物)的直径≤2.0cm，含水量≤20％。(2)压缩打包在颗粒物中加入粘接剂并搅拌均匀后压缩成直径为≤2.0cm带有气、液孔排出孔的长方形或正方形块体，块体体积≥0.05m3；容重700kg/m3。(3)分区隔渗将作为垃圾填埋场地的废弃采空场分隔成800～6000m2的小区块，先在区块底部铺盖粘土并夯实成25～40cm厚的垫层，然后喷涂5cm的环氧砂浆隔渗；区块四周先喷10～15cm砂浆，再喷涂5cm厚的环氧砂浆防渗，经过以上隔渗防渗处理，使填埋区块的渗透系数≤10-7。(4)分区设置废气、废液收集管(沟)网；其中废液(垃圾淋沥液)收集沟网是用加有水玻璃的水泥砂浆或塑质材料筑构在区块的底部，而且在整个区块内构成一个流向一处的集中收集的沟网的系统；废气收集管网，用硬塑料在分层顶部把各块体中的气、液排出孔连成一体，从而在整个区块内构成具有统一出口的废气集中收集的管网系统。(5)分区堆砌与封场分区进行垃圾块体的堆砌填埋时，要对正上、下块体中的气、液排出孔，并在堆砌10～20米后，再按步骤(4)的要求，重新设置一层液、气收集管(沟)网系统，然后依次进行堆砌填埋，直至堆砌到设计高度后，铺盖一层100～200cm厚的粘土，予以封场。
2.根据权利要求1所述的用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法，其特征在于压缩打包块体中的气、液排出孔上下贯通，孔径≥1cm，密度≥20孔/m2；块体的体积≥0.05m3，容重700kg/m3，内摩擦角φ值≥15°，粘聚力C值≥40kPa。
3.根据权利要求1所述的用城镇固体垃圾回填废弃采矿场的方法，其特征在于分区设置的废气、废液收集管(沟)网，不论是废液收集沟道，还是废气收集管道，在整个区块都自成一体，是一个分别具有统一出口的气、液集中收集的管(沟)网系统。
全文摘要
用城镇固体垃圾回填废采矿场的方法，是先将垃圾废弃物分成有机物类和无机物类，然后分别予以粉碎、脱水，并压缩成块体；次后再将其块体分别堆砌在经过隔渗处理，并设置了废气、废液收集管(沟)网的废弃采空场的不同区块，直至达到设计标高后，铺上粘土封场，予以复垦或开发利用；这种用城镇固体垃圾，以块体堆砌方法回填分为若干区块的废弃采空场，不仅有利于城镇垃圾的科学消纳处理，而且有助于矿山采空区灾害的治理和废弃采矿场的复活，是实现变两害为一利环境综合治理的一种有效途径。
文档编号B09B3/00GK1478610SQ02138979
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月28日 优先权日2002年8月28日
发明者谷志孟, 吴文 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所