一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理系统和处理方法与流程

本公开涉及矿井内含挥发质固废处置技术领域，具体涉及一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理系统和处理方法。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，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。

目前，一些不法分子为了获取更大利益，会将不同类型的化工废料不经处理，直接倾倒于较深矿井内，发明人发现这样会严重污染地下空间。化工废料在储存过程中会产生化学反应，生成大量有毒气体，对矿井周围的环境造成严重的污染。而且，矿井内的污染物会随着地下水运移，对地下水质造成影响，危及附近居民的生命及健康安全。对于矿井内污染物的治理，必须将井下污染物清除掉，首选措施是将污染物携带到地面后交付专门危废处理企业进行处置。盲目打开井盖，会使矿井内的有毒气体溢出，严重危及大气环境和工作人员的身体健康。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的技术问题，本公开的目的是提供一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理系统和处理方法。该处理方法具有清挖量可控、无逸气、井壁稳定、安全性高等优势。

为了解决以上技术问题，本公开的技术方案为：

一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理系统，包括矿井、旋挖装置、料斗和毒气处理系统，其中，所述矿井内填充有待处理的含挥发性有毒质固废；

所述旋挖装置包括旋挖钻机、旋挖钻杆和旋挖机料斗，旋挖机料斗通过旋挖钻杆与旋挖钻机连接，旋挖机料斗伸入至所述矿井中，用于对矿井中的固废进行旋挖；

所述料斗靠近矿井的上端开口安装，料斗的下方与地面留有设定的高度；

所述毒气处理系统包括第一斜井、第一抽气泵、第一吸风集气罩、第二抽气泵、第一输气管、第二吸风集气罩、第三抽气泵、第一吸附罐和排放管道，第一斜井的一端与矿井内部连通，第一斜井的另一端延伸至地面，与第一抽气泵的入口连接，第一抽气泵的出口与所述第一输气管连接；

第一吸风集气罩设置于矿井的上端开口的侧面，通过第二抽气泵与第一输气管连接；

第二吸风集气罩设置于料斗的上端开口的侧面，通过第三抽气泵与第一输气管连接；

第一输气管通过所述第一吸附罐与所述排放管道的下端连接，排放管道竖向放置，其高度大于10米，所述第一吸附罐内盛装有吸附剂。

第一斜井的一端与矿井的内部连通，另一端延伸至地面上，第一抽气泵动作，可以将矿井中的有毒气体抽至第一吸附罐内，并通过第一吸附罐中的吸附剂和氧化剂吸附氧化处理后排放。通过该步骤，可以减少矿井中的有毒气体的浓度，避免有毒气体泄漏对周围的环境造成较大的影响。

第一吸附罐可以对有毒气体进行处理，以防止有毒气体的直接排放对环境造成污染。

排放管道的高度大于10米，可以将净化后的气体输送至高空，避免排放的气体中残留少量有毒气体对地面的工作人员造成毒害。

在矿井的上端开口的侧面设置第一吸风集气罩，第二抽气泵可以通过第一吸风集气罩将从矿井口逸出有毒气体进行收集，抽至第一吸附罐中进行吸附净化后排放，以防止从矿井上端开口逸出的有毒气体对环境造成污染。

料斗靠近矿井的上端开口安装，料斗的下方与地面留有设定的高度，旋挖料斗旋挖上来的固废直接卸载在料斗上，并在料斗下方的空间进行装袋，装袋后即可外运。

在一些实施例中，所述第一斜井与竖直方向的夹角为30-45°。采用该夹角便于施工，且有利于提高斜井的稳定性。

在一些实施例中，所述矿井的顶部开口处盖合有井盖，井盖的中部设置有通孔，所述旋挖钻杆自通孔中穿过。

井盖对矿井进行盖合，可以有效防止矿井中的有毒气体外逸，减少对周围环境的污染。

在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第二斜井和第四抽气泵，第二斜井的一端与矿井的内部连通，连通点位于固废层中，另一端延伸至地表，并通过第四抽气泵与第一吸附罐连接。

第四抽气泵通过第二斜井可以将固废层中的有毒气体抽出，从根源上减少矿井中有毒气体的浓度。

在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第二斜井，第二斜井的一端与矿井的内部连通，连通点位于固废层中，另一端延伸出地表，并开口。

第一抽气泵在运行的过程中，将矿井中的有毒气体抽出，使矿井中呈现微负压，外界的空气会在微负压的作用下，沿着第二斜井进入矿井的固废层中，将固废层中的有毒气体替换成洁净的空气，以减小矿井中有毒气体的浓度。

在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第三斜井和第五抽气泵，第三斜井的一端与矿井连接，连接点位于第一斜井与矿井的连接点的上方，另一端延伸出地表，并与第五抽气泵连接，第五抽气泵的出口与第一吸附罐连接。

第三斜井位于第一斜井的上方，可以将矿井内上层的有毒气体抽出，进一步降低矿井中的有毒气体的浓度。

在一些实施例中，所述排放管道的顶部设置有防风帽。可以有效防止风的倒灌。

在一些实施例中，所述第一吸附罐中盛装有氧化剂层和活性炭层，氧化剂层和活性炭层均覆盖气体的整个流通截面，且氧化剂层位于活性炭层的上游。首先通过氧化剂层对有毒气体中的某些还原性物质进行氧化，不能被氧化的物质采用活性炭吸附的方式去除，以保证将有毒气体进行较好净化处理。

在一些实施例中，所述旋挖处理系统还包括固废存放室、第六抽气泵和第二吸附罐，第六抽气泵的进口通过管道与固废存放室连接，出口通过管道与第二吸附罐的进口连接，第二吸附罐的出口与所述排放管道的底部连接。

袋装的固废在存放过程中也会有有毒气体逸出，固废存放室可以对有毒气体进行收集，并通过第六抽气泵抽至第二吸附罐中进行吸附净化，净化后排放。

进一步的，所述第二吸附罐中盛装有氧化剂层和活性炭层，氧化剂层和活性炭层均覆盖气体的整个流通截面，且氧化剂层位于活性炭层的上游。便于将有毒气体进行整体拦截氧化吸附净化。

一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理方法，包括如下步骤：

开启第一抽气泵，将矿井中的有毒气体抽出至第一吸附罐中吸附净化后排放；

将旋挖钻机置于矿井的正上方，打开井盖，同时开启第二抽气泵，将旋挖钻杆携带旋挖机料斗深入矿井内，盖上井盖；

启动旋挖钻机，带动旋挖机料斗进行旋挖固废，旋挖过程中一直运行第一抽气泵，将挥发出的有毒气体抽出；

旋挖机料斗装满后，上提旋挖钻杆，打开井盖，将旋挖机料斗中的固废卸载在料斗中，同时开启第三抽气泵，将料斗中逸出的有毒气体抽至第一吸附罐中净化；

有毒气体经净化后排放。

根据处理器目标气体特征，氧化剂相应选择。氧化部分也可采用催化氧化、燃烧法、生物法等。若使用湿式氧化剂，需加干燥环节再进行吸附。

进一步的，所述处理方法还包括打开第四抽气泵，将矿井中固废层中的有毒气体抽出，经过第一吸附罐净化后排放的步骤。

进一步的，所述处理方法还包括通过第二斜井向矿井中固废层中通入空气的步骤。

进一步的，所述处理方法还包括将料斗中的固废装袋，并将袋装固废存放于固废存放室中密封保存，开启第六抽气泵，将固废存放室中的有毒气体抽走，经第二吸附罐净化后排放的步骤。

本公开有益效果为：

本公开可在安全可控条件下将污染物钻挖出来，通过吸风抽气系统等设计，有效的控制旋挖及转运过程中固废中易挥发物质对人体健康危害及周边环境的影响。满足二次污染防控要求。实现施工过程安全因素把控。具有清挖量可控，施工过程无有毒气逸出，安全性高等明显优势。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1本公开实施例的整体结构示意图；

图2本公开实施例的开盖前处理系统结构示意图；

图3本公开实施例的钢结构负压膜大棚内固废堆存示意图。

其中，1、袋装固废，2、固废存放室，3、第二输气管，4、第六抽气泵，5、第二吸附罐，6、第三抽气泵，7、第三输气管，8、排放管道，9、第一吸附罐，10、第一输气管，11、旋挖钻机，12、第一斜井，13、第二斜井，14、固废，15、旋挖机料斗，16、矿井，17、旋挖钻杆，18、井盖，19、第一吸风集气罩，20、吨袋，21、叉车，22、料斗，23、第二吸风集气罩，24、空气入口，25、第一抽气泵。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1和图2所示，一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理系统，包括矿井16、旋挖装置、料斗22和毒气处理系统，其中，所述矿井16内填充有待处理的含挥发性有毒质固废14；

所述旋挖装置包括旋挖钻机11、旋挖钻杆17和旋挖机料斗15，旋挖机料斗15通过旋挖钻杆17与旋挖钻机11连接，旋挖机料斗15伸入至所述矿井16中，用于对矿井16中的固废进行旋挖。旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，通过旋挖，可以在矿井的固废层进行施工，将矿井中固废层的有毒固废旋挖至旋挖机料斗15中，旋挖机料斗15中装满后，控制旋挖钻机11，提升旋挖钻杆17，将旋挖机料斗15提升出矿井16。

所述料斗22靠近矿井16的上端开口安装，料斗22的下方与地面留有设定的高度，旋挖机料斗15将装满的固废卸载在料斗22中，料斗22的下方设置有装袋口，将吨袋20放置于料斗22下方的装袋口位置，便于对吨袋20进行装袋。固废装袋后，通过叉车21将袋装固废1运输至固废存放室2中储存。

所述毒气处理系统包括第一斜井12、第一抽气泵25、第一吸风集气罩19、第二抽气泵、第一输气管10、第二吸风集气罩23、第三抽气泵6、第一吸附罐9和排放管道8，第一斜井12的一端与矿井16内部连通，第一斜井12的另一端延伸至地面，与第一抽气泵25的入口连接，第一抽气泵25的出口与所述第一输气管10连接；

第一吸风集气罩19设置于矿井16的上端开口的侧面，通过第二抽气泵与第一输气管10连接；

第二吸风集气罩23设置于料斗22的上端开口的侧面，通过第三抽气泵6与第一输气管10连接；

第一输气管10通过所述第一吸附罐9与所述排放管道8的下端连接，排放管道8竖向放置，其高度大于10米，所述第一吸附罐9内盛装有吸附剂。

在一些实施例中，所述第一斜井12与竖直方向的夹角为30-45°。

在一些实施例中，所述矿井16的顶部开口处盖合有井盖18，井盖18的中部设置有通孔，所述旋挖钻杆11自通孔中穿过。

井盖18对矿井16进行盖合，可以有效防止矿井16中的有毒气体外逸，减少对周围环境的污染。

在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第二斜井13和第四抽气泵，第二斜井13的一端与矿井的内部连通，连通点位于固废层中，另一端延伸至地表，并通过第四抽气泵与第一吸附罐9连接。

第四抽气泵通过第二斜井13可以将固废层中的有毒气体抽出，从根源上减少矿井中有毒气体的浓度。

如图2所示，在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第二斜井13，第二斜井13的一端与矿井16的内部连通，连通点位于固废层中，另一端延伸出地表，并开口，为空气入口24。第一抽气泵在运行的过程中，将矿井中的有毒气体抽出，使矿井中呈现微负压，外界的空气会在微负压的作用下，沿着第二斜井进入矿井的固废层中，将固废层中的有毒气体替换成洁净的空气，以减小矿井中有毒气体的浓度。

在一些实施例中，所述毒气处理系统还包括第三斜井和第五抽气泵，第三斜井的一端与矿井连接，连接点位于第一斜井与矿井的连接点的上方，另一端延伸出地表，并与第五抽气泵连接，第五抽气泵的出口与第一吸附罐连接。

第三斜井位于第一斜井的上方，可以将矿井内上层的有毒气体抽出，进一步降低矿井中的有毒气体的浓度。

在一些实施例中，所述排放管道的顶部设置有防风帽。可以有效防止风的倒灌。

在一些实施例中，所述第一吸附罐中盛装有氧化剂层和活性炭层，氧化剂层和活性炭层均覆盖气体的整个流通截面，且氧化剂层位于活性炭层的上游。便于将有毒气体进行整体拦截吸附。

在一些实施例中，所述旋挖处理系统还包括固废存放室2、第六抽气泵4和第二吸附罐5，第六抽气泵4的进口通过第二输气管3与固废存放室2连接，出口通过第三输气管7与第二吸附罐5的进口连接，第二吸附罐5的出口与所述排放管道8的底部连接。固废存放室2中用于存放袋装固废1，用于收集袋装固废1中散发出来的有毒气体，以防止该部分有毒气体散入周围环境中，对周围环境造成污染。

袋装固废1在存放过程中也会有有毒气体逸出，固废存放室2可以对有毒气体进行收集，并通过第六抽气泵4抽至第二吸附罐5中进行吸附净化，净化后排放。

进一步的，所述第二吸附罐中盛装有氧化剂层和活性炭层，氧化剂层和活性炭层均覆盖气体的整个流通截面，且氧化剂层位于活性炭层的上游。便于将有毒气体进行整体拦截吸附。

更进一步的，沿气体的流动方向上，氧化剂层的厚度和活性炭层的厚度具体不限，根据具体的施工环境进行确定，以将有毒气体中的污染物质净化干净为宗旨。

一种矿井内含挥发性有毒质固废旋挖处理方法，包括如下步骤：

开启第一抽气泵，将矿井中的有毒气体抽出至第一吸附罐中吸附净化后排放；

将旋挖钻机置于矿井的正上方，打开井盖，同时开启第二抽气泵，将旋挖钻杆携带旋挖机料斗深入矿井内，盖上井盖；

启动旋挖钻机，带动旋挖机料斗进行旋挖固废，旋挖过程中一直运行第一抽气泵，将挥发出的有毒气体抽出；

旋挖机料斗装满后，上提旋挖钻杆，打开井盖，将旋挖机料斗中的固废卸载在料斗中，同时开启第三抽气泵，将料斗中逸出的有毒气体抽至第一吸附罐中净化；

有毒气体经净化后排放。

根据处理器目标气体特征，氧化剂相应选择。氧化部分也可采用催化氧化、燃烧法、生物法等。若使用湿式氧化剂，需加干燥环节再进行吸附。根据处理器目标气体特征，氧化剂相应选择。氧化部分也可采用催化氧化、燃烧法、生物法等。若使用湿式氧化剂，需加干燥环节再进行吸附。

进一步的，所述处理方法还包括打开第四抽气泵，将矿井中固废层中的有毒气体抽出，经过第一吸附罐净化后排放的步骤。

进一步的，所述处理方法还包括通过第二斜井向矿井中固废层中通入空气的步骤。

进一步的，所述处理方法还包括将料斗中的固废装袋，并将袋装固废存放于固废存放室中密封保存，开启第六抽气泵，将固废存放室中的有毒气体抽走，经第二吸附罐净化后排放的步骤。

实施例：

某采空区场地污染修复项目，项目废弃煤井井深77米。犯罪分子租赁该煤井院落，专门收集、倾倒危险废物。由于孔内产生化学反应生成有毒气体造成4人当场中毒死亡。事件发生后，政府立即成立应急处理指挥部，对现场发现的桶装废弃物进行了应急处置。后对事故井进行水泥盖注封存。修复工程需首先对针对事故井固废进行清挖处理，后进行矿井主井污染物旋挖处理，按照以下步骤进行施工：

1、施工斜井。斜井用于抽气孔兼取样孔。主井周围施工斜井与事故井连通，井斜30-45°，斜井直径下入套管注浆密封，井口法兰密封，法兰接有球阀。

2、安装抽气系统和开盖。首先在斜井1井口安装抽气泵，抽气泵尾端连接活性炭罐，活性炭管尾端设置自动监测预警设备。开动抽气泵抽取斜井1气体，保持一定时间负压，打开斜井2井口法兰，空气自斜井2进入事故井中，置换固废中有毒气体，沿斜井1抽出地面，经活性炭罐氧化吸附达标，高空排出大气中。保持此工艺循环一定时间后，在井口周边开挖深度约2米处安装抽气管保持抽气，所抽气体经活性炭罐氧化吸附。然后在主井周边2米施工圈梁保护井口、增加井口周边岩土体强度，形成作业平台，有利于旋挖钻机作业的同时防止井口坍塌。打开混凝土井盖，快速安装活动井盖，活动井盖座于事故井上方，与旋挖机垂直方向布置。井盖完全罩住事故井，并垂直旋挖机横向开启，活动井盖安装过程中，在井口设置活动式抽风罩，持续抽取逸散至地表的气体，抽取的气体通过管道连接至废气处理系统处理达标后排放。并在工作区周围设置围栏。

3、事故井旋挖开挖防护。

事故井固废采用旋挖提取的方法，提取至地面后进行下一步安全处理。

旋挖钻机固定于钻井作业平台上，根据实际作业情况，调整钻头。

每次旋挖钻机启动后，先将旋挖钻头停于活动井盖正上方，打开井盖后钻头垂直下落，待钻头完全进入事故井中后关闭井盖，钻头下落至相应深度进行挖掘。待挖掘量至1m³时，提升钻头至井口附近，再打开井盖将装满固废的钻头提出井口，转移至下料斗卸料。

事故井旋挖由具备专业资质的人员进行作业，为保证安全，作业期，单次开闭完成时间不大于1min；井盖应于旋挖头提出地面前开启，旋挖头插入时关闭；每日作业完成时，关闭井盖，并封住井盖的圆孔，达到密封事故井并防止雨水进入的目的。抽气管在旋挖过程中一直保持通风作业状态，废气进入吸附罐处理，保证井内形成负压，确保井口挥发性有机废气不外逸。抽出的气体通过管道输送至废气处理系统处理达标后排放。

晚上不进行旋挖作业时，关闭活动井盖及抽风系统并做好漏风处的密闭措施，若现场异味较重，则需开启抽风系统进行抽风。

4、固废卸料及转运

旋挖后的固废，通过下料斗下料装入吨袋或直接下料装入吨袋的方式进行装袋。在实际操作过程中，由于污染物经由旋挖钻机倾倒入下料斗装袋这一过程中会产生一定的废气污染，故在下料斗上方设置一套侧吸风集气罩，在下料过程中收集污染物中逸散的废气，并进入吸附罐吸附处理。卸料过程中卸料斗缓慢垂直提升，确保事故井固废不撒漏。

每个吨袋固废进行现场ph检验，初步判定酸碱性，并进行标识。装入吨袋的固废，密封后采用叉车转运至膜大棚相应区域堆放。

打包后的固体废渣，由叉车经场地的东侧环形线路运输至修复膜大棚内暂存区，做好标识标牌。

5、固废堆存

按照固废ph酸碱性质的不同，在膜大棚内将其分区堆放，堆存区域示意图如图3所示。大棚设置抽气泵持续性抽风，形成微负压，所抽气体井活性炭罐吸附氧化达标后高空排放于大气中。还设置专人进行管理，未经允许，不得随意进入。

6、监测预警系统

在每个活性炭罐尾端安装实时动态监测预警设备。该设备具备数据存储功能与报警系统，当污染物排放浓度达到预警值时，系统会及时报警，并联动应急。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。