【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种构筑内排土场的方法，具体涉及一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法。
技术介绍
1、燃煤电厂会产生大量的固体废物如炉渣和炉灰等，许多炉渣炉灰作为废弃物排放，造成很严重的环境问题和社会压力。首先，大量堆放的废弃炉渣灰渣，严重征占耕地面积，产生大量粉尘，污染大气环境。另外炉渣炉灰的堆积在雨水的作用下，会污染当地的灌溉水和饮用水。同时，燃煤发电是二氧化碳排放的主要方式，现大部分燃煤电厂对燃烧后排出的二氧化碳没有处理直接排入大气，只有少部分电厂对排放的二氧化碳进行捕集、分离和提纯，然后经过管道运输到适合地下封存的地质储层如废弃油田、深部咸水层和不可采煤层等，进行地质封存。
2、露天煤矿在开采过程中，需要对煤层上方覆盖的岩石进行剥离并运至排土场进行排弃。为减少土地占用、缩短剥离运距和增加端帮稳定性，将剥离物直接排弃至露天采场的采空区内，形成内排土场，当内排土标高达到一定要求时进行土地复垦工作。由于有用矿物的采出，即使将剥离物全部内排到露天采场的采空区，仍不足以恢复到原有地面标高，增加了后期复垦费用。
3、具体地，针对煤炭开采空间二氧化碳封存，目前已有的解决方案以及这些方案分别存在的问题如下。
4、1、专利公开cn106946255a《一种坑口燃煤电厂废物处理及二氧化碳封存的方法》，仅涉及井下开采的矿井，不涉及露天矿，对施工过程和井下构筑物的描述不清晰，没有提出将电厂工业固体废物在井下回填过程中的地下水保护方案。
5、2、专利公开cn114856689a《一种
6、3、专利公开cn113101789a《利用露天矿坑封存二氧化碳的方法、结构以及开采方法》将采矿废石(或煤矸石)、电厂灰渣(若有)、废熟料(若有)分层填埋，再将超临界二氧化碳和矿井水分层注入废石混料堆存区，仅涉及粉煤灰等固废矿化封存二氧化碳，并且矿化过程中消耗大量的水资源将进一步加剧西部干旱半干旱生态脆弱矿区水资源短缺，没有考虑粉煤灰的胶凝属性、露天矿坑内排空间的高效利用和利用地下密闭空间物理封存co2，后期土地复垦回填用料不足。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，实现粉煤灰的资源化利用、露天矿坑内排空间的有效利用、缓解土地复垦回填用料不足以及二氧化碳的安全和高效封存。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，包括以下步骤：
3、s1：矿坑底部设置移动注浆搅拌站，将粉煤灰、煤矸石、水泥、减水剂和引气剂按照不同比例注入移动注浆搅拌站中混合，制备出不同强度的粉煤灰基胶凝材料；
4、s2：主采煤层工作面推过50-100m后，平整矿坑底板，向非工作帮到界边坡喷射步骤s1中制备的高强度粉煤灰基胶凝材料形成加固非工作帮到界边坡，然后在矿坑底板上排弃粘土松散物压实构筑矿坑底板防渗层，矿坑底板防渗层厚度不小于1.5m且渗透性系数小于1.0×10-7cm/s；
5、s3：滞后主采煤层工作面50-100m的距离，在矿坑底板防渗层上安装由钢筋网、对拉锚杆和模板构成的待填充钢筋网箱，钢筋网搭接长度不小于一个网格间距或30d，d为钢筋直径，并用铁丝双排扣联接，且将钢筋网拉紧紧贴模板表面，将对拉锚杆穿过钢筋网，在对拉锚杆外侧端套装托盘、拧紧螺母；
6、s4：将步骤s1中制备的高强度粉煤灰基胶凝材料注入待填充钢筋网箱中，待注入的高强度粉煤灰基胶凝材料固结后，拆除模板，对拉锚杆两端螺母施加预紧力，形成预应力加固的二氧化碳储库；二氧化碳储库由内排土场边坡向工作帮边坡方向间隔排列设置，间隔距离为10-30m；
7、s5：向加固非工作帮到界边坡与二氧化碳储库之间的空间区域回填原始地层的剥离物，向两相邻二氧化碳储库之间的空间区域回填步骤s1中制备的无水泥低强度粉煤灰基胶凝材料；
8、s6：待步骤s5中无水泥低强度粉煤灰基胶凝材料固结后，在二氧化碳储库上方排弃粘土松散物压实构筑上覆粘土盖层，上覆粘土盖层厚度不小于1.5m且渗透性系数小于1.0×10-7cm/s，然后将原始地层的剥离物排弃至上覆粘土盖层上方构筑内排土场回填层，直至回填至设计内排标高；
9、s7：将临界态二氧化碳注入到二氧化碳储库内，实现二氧化碳物理封存；
10、s8：随着主采煤层工作面的不断推进，按照上述步骤相应的继续修筑二氧化碳储库直至主采煤层工作面推进到尽头，向工作帮到界边坡喷射步骤s1中制备的高强度粉煤灰基胶凝材料形成加固工作帮到界边坡；在最后一个二氧化碳储库与加固工作帮到界边坡之间的空间区域回填原始地层的剥离物；
11、s9：然后再在回填的原始地层的剥离物上构筑步骤s6中的上覆粘土盖层，之后再次将原始地层的剥离物排弃至上覆粘土盖层上方构筑内排土场回填层，直至回填至设计内排标高，至此将整个矿坑回填至设计内排标高。
12、进一步的，所述步骤s1中粉煤灰、煤矸石、水泥、减水剂和引气剂按照每立方米添加102～341kg粉煤灰、0～69kg水泥、89～125kg水、2330kg煤矸石、2.04～3.43kg减水剂、0.067～0.240kg引气剂的比例制备，其中水泥掺量控制在0～8％，水胶比控制在0.261～0.43。
13、进一步的，所述步骤s2和步骤s8中高强度粉煤灰基胶凝材料按照每立方米添加274kg粉煤灰、69kg水泥、89kg水、2330kg煤矸石、3.43kg减水剂、0.240kg引气剂的比例制备，180天龄期强度不小于40mpa。
14、进一步的，所述步骤s5中无水泥低强度粉煤灰基胶凝材料按照每立方米添加343kg粉煤灰、89kg水、2330kg煤矸石、2.04kg减水剂、0.067kg引气剂的比例制备。
15、进一步的，所述步骤s3中待填充钢筋网箱的最小厚度b`由地应力、对拉锚杆的力学参数和粉煤灰基胶凝材料力学参数确定：
16、
17、式中，ra为预应力加固体拱顶半径，μ为预应力加固体的泊松比，es、em分别为粉煤灰基胶凝材料和预应力加固体的弹性模量，c、为粉煤灰基胶凝材料抗剪强度参数，p0为地应力。
18、进一步的，所述步骤s3中对拉锚杆的间排距式中l为对拉锚杆的长度。
19、进一步的，所述步骤s4中预紧力为：
20、
21、进一步的，所述加固非工作帮到界边坡、加固工作帮到界边坡的顶端高度与二氧化碳储库的顶端高度相同，加固非工作帮到界边坡、加固工作帮到界边坡的顶端、底端分别与上覆粘土盖层、矿坑底板防渗层边界连接。
22、与现有技术相比，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤S1中粉煤灰、煤矸石、水泥、减水剂和引气剂按照每立方米添加102～341kg粉煤灰、0～69kg水泥、89～125kg水、2330kg煤矸石、2.04～3.43kg减水剂、0.067～0.240kg引气剂的比例制备，其中水泥掺量控制在0～8％，水胶比控制在0.261～0.43。
3.根据权利要求2所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S8中高强度粉煤灰基胶凝材料按照每立方米添加274kg粉煤灰、69kg水泥、89kg水、2330kg煤矸石、3.43kg减水剂、0.240kg引气剂的比例制备，180天龄期强度不小于40Mpa。
4.根据权利要求2所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤S5中无水泥低强度粉煤灰基胶凝材料(7)按照每立方米添加343kg粉煤灰、89kg水
5.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方`
6.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤S3中对拉锚杆(12)的间排距式中L为对拉锚杆(12)的长度。
7.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤S4中预紧力为：
8.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述加固非工作帮到界边坡(3)、加固工作帮到界边坡(20)的顶端高度与二氧化碳储库(6)的顶端高度相同，加固非工作帮到界边坡(3)、加固工作帮到界边坡(20)的顶端、底端分别与上覆粘土盖层(5)、矿坑底板防渗层(8)边界连接。
...【技术特征摘要】
1.一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤s1中粉煤灰、煤矸石、水泥、减水剂和引气剂按照每立方米添加102～341kg粉煤灰、0～69kg水泥、89～125kg水、2330kg煤矸石、2.04～3.43kg减水剂、0.067～0.240kg引气剂的比例制备，其中水泥掺量控制在0～8％，水胶比控制在0.261～0.43。
3.根据权利要求2所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于：所述步骤s2和步骤s8中高强度粉煤灰基胶凝材料按照每立方米添加274kg粉煤灰、69kg水泥、89kg水、2330kg煤矸石、3.43kg减水剂、0.240kg引气剂的比例制备，180天龄期强度不小于40mpa。
4.根据权利要求2所述的一种基于粉煤灰基胶凝材料二氧化碳储库构筑内排土场的方法，其特征在于...
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