技术领域
[0001] 本发明涉及固体废弃物处理及矿山生态恢复领域，具体而言，涉及一种基于煤基固废的矿坑修复方法。
相关背景技术
[0002] 随着矿产资源的不断开采，废弃矿坑数量日益增多，带来了环境、生态和安全问题。因此，我们必须重视对废弃矿坑的治理和修复。
[0003] 煤矸石密度高，荷载能力强，可将其作为充填材料用于回填复垦，这样不仅降低了煤矸石堆存的占地率，实现了煤矸石的就近处置，而且改善了地下采煤引起的地表沉降，具有良好的经济效益和环境效益。但是煤矸石直接回填存在孔隙度过大，容易混入空气导致自燃以及浸出重金属污染环境的问题。
[0004] 粉煤灰具备一定的化学活性是其被广泛应用的重要原因，内部的活性物质SiO2、Al2O3在碱性环境下可进行火山灰反应生成胶凝物质。将粉煤灰等煤基固废资源化利用成为关注焦点。
[0005] 因此，如何基于煤基材料，对矿坑的修复方法进行改善，以便于基于煤基固废实现更有效的矿坑修复，是本领域所需解决的技术问题之一。
具体实施方式
[0018] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
[0019] 正如背景技术所描述的，现有技术中的基于煤基固废的矿坑修复方法对于重金属离子的隔绝效果较差的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于煤基固废的矿坑修复方法，包括如下步骤：步骤S1，在排矸场的底部铺设防渗层；步骤S2，在防渗层的上表面，由下至上重复N次地设置复合充填层与压实层，N≥1；步骤S3，在第N层压实层的上表面铺设土壤层，并在土壤层上表面种植绿植，完成矿坑修复；每层复合充填层中均包括煤矸石与浆体材料，每层压实层中均包括煤基固废与废橡胶颗粒。
[0020] 本发明采用煤基固废与废橡胶颗粒设计了特殊的压实层，同时采用煤矸石与注浆材料对复合充填层进行了优化，将两种材料层进行协同配合，并重复堆叠设置，形成同时具备抗压与隔绝作用的多层级结构层，有效提升了抗压强度，同时降低了泌水率。该多层级结构层和防渗层、以及种植有绿植的土壤层进行配合设置，提升了对废弃矿坑中的重金属离子的防渗作用，从而显著强化了矿坑修复的生态效果。
[0021] 同时，正如上文所述，本发明所提供方法中的压实层与复合充填层在防渗层的上表面，由下至上重复设置，进而得到一种多层级结构层。相较于单一设置的压实层与复合充填层，表现出更高的力学综合性能以及保水效果，同时也能够与防渗层和土壤层更好地配合，进而有效提升重金属离子的隔绝效果。
[0022] 以及，在本发明所提供的方法中，压实层采用了煤基固废作为主要原料之一，不仅能够有效提升所得压实层的力学强度，也能够依托煤基固废的再利用，实现煤化工生产过程中的废弃物的消纳，具有较高的绿色属性与环保效益。
[0023] 在一种典型的实施方式中，煤基固废为粉煤灰，每层压实层各自独立地包括组分A与组分B，且：组分A包括水泥、煤基固废、水和减水剂；组分B包括废橡胶颗粒、海泡石、双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯和分散剂；以组分A的总重量为100％计，组分B的含量为14.5～22.5％。在组分A中，煤基固废、减水剂、水泥和水混合形成轻质混合料，其中水泥水化后，形成碱性环境，在此环境中可激发出粉煤灰的活性，并与其进行火山灰反应，提升组分A，即轻质混合料的强度。减水剂的使用则能够显著减少上述混合料在拌合时所需的用水量，同时还能大幅提高压实层材料的早期强度，并最终提升压实层的力学强度。
[0024] 而关于压实层中废橡胶颗粒的使用，不同于常规设计中的将橡胶废料直接与其他固态颗粒进行混合，本发明创造性地将所用的废橡胶颗粒与海泡石、双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯以及分散剂等组分组合使用，并意外发现其与双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯以及海泡石三者之间具有显著的协同，在与二者配合后的废橡胶颗粒能够与包含有粉煤灰，即煤基固废的组分A更好地复配，从而得到更能满足工程需求的标准压实层材料。
[0025] 以及，发明人经大量实验，对压实层材料的两种组分，即组分A与组分B的用量进行整体考虑与配合设计，优化其为：以组分A的总重量为100％计，组分B的含量为14.5～22.5％。并发现在此用量下，此两组分之间能够很好地复配，其间的各组分也能够达到更好的相容协同效果，从而更有效地提升所得压实层的结构完整均一性以及力学性能。
[0026] 正如上文所言，本发明所提供方法中的组分A中，煤基固废、减水剂、水泥和水混合后形成力学性能优越的轻质混合料，而为了进一步地提升在该混合料形成过程中所发生的火山灰反应效果，从而更显著地优化最终所得各压实层的力学性能表现，优选地，组分A中，水泥与煤基固废的重量比为(8～12)：(88～92)；以水泥与煤基固废的重量和为100％计，水的含量为65～75％，减水剂的含量为1.5～2.5％。
[0027] 在一种典型的实施方式中，以组分A的总重量为100％计，组分B中废橡胶颗粒的含量为11～15％，海泡石的含量为1～2％，双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯的含量为0.5～1.5％，分散剂的含量为4～5％。进一步地，为了提升两种填料，即A与B之间的混合效果，更显著地优化所得各压实层的微观结构，发明人经大量实验进一步地优化了组分B中各组分的用量，并发现在上述用量范围内所得的压实层结构更均一、致密性更高，密度也更为适宜
3
(约为1200～1400kg/m)，因而表现出更高的抗压强度与抗弹性变形能力。
[0028] 进一步地，水泥为Psa32.5水泥；粉煤灰为三级粉煤灰；减水剂为聚羧酸减水剂；废橡胶颗粒的粒径为1～2mm；海泡石的粒径为400～600mm；分散剂为聚乙二醇。理论上，组分B中各组分的种类与物化性质可选用本领域所常见的种类，同时依据所需进行常规调整，但是针对于本发明所提供方法中的压实层体系，发明人经大量实验筛选、优化出上述类型，并发现相较于其他常规的材料，上述具体种类的各材料在作为组分B组分时，其间能够更好地配合，与组分A的各组分之间也表现出更好的相容性，从而更显著地提升各压实层的力学性能。
[0029] 尤其是，关于废橡胶颗粒的粒径，现有技术中用作压实材料的橡胶颗粒，为了适配于体系中其他组分的尺寸，其粒径大多较小，一般为60～150目。而与大粒径相比，小粒径的橡胶的抗压强度则会降低；且现有技术中的橡胶添加量也较小(多小于10％)，是因添加量过高，形成的压实层材料的泌水率会不可避免地增高，进而影响对重金属离子的隔绝效果。而针对于废橡胶颗粒的上述两种缺陷，本发明创造性地选取了1～2mm这一粒径范围，并将其用量优化为11～15％(以组分A的总重量为100％计)，同时配合海泡石和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯和聚乙二醇分散剂等组分的添加，包括协调各组分之间的用量，成功实现了大粒径废橡胶颗粒的高含量添加，进而显著地提升了所得压实层的抗压强度，并较低了其泌水率，使得其所在的修复方法表现出更优越的重金属离子隔绝效果。
[0030] 在一种典型的实施方式中，每层压实层的制备方法包括：步骤S2‑1，将水泥、煤基固废、水和减水剂混合，得到组分A；步骤S2‑2，将海泡石与分散剂混合，得到分散液；将废橡胶颗粒和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯加入分散液中，得到组分B；步骤S2‑3，将组分A与组分B混合后得到压实层材料；步骤S2‑4，将压实层材料进行铺设，得到各所述压实层。
[0031] 为了得到分散性更好的压实层材料，从而获得结构均一性、致密性以及力学性能表现更好的压实层，发明人经大量的创造性工作对压实层的制备方法进行设计，得到上述工艺流程，并发现按上述工艺方法制备而出的压实层的力学性能更好，与下层的复合充填层以及上层的土壤层之间均能够更好地适配，从而有效提升对于矿坑的整体修复效果。在实际应用中，上述体系中的废橡胶颗粒的引入可通过分批分次进行，以提升其有效混合率，从而有效提升最终所得压实层的各项性能。
[0032] 进一步地，发明人经大量实验将每层压实层的厚度各自独立地优选为50～80cm，并由此获得了更好的力学综合性能以及重金属离子防渗效果。
[0033] 优选地，每层压实层的泌水率＜8％，保水性极佳，能够有效降低重金属离子的渗出，同时实现粉煤灰在矿坑修复上资源化利用。
[0034] 在一种典型的实施方式中，为了获得更好的防渗效果，更显著提升重金属离子的隔绝作用，防渗层包括由下往上依次叠置的膨润土层、HDPE膜层、沙土层和土工布层，且沙土层中设置有HDPE导流管。在一个更典型的实施方式中，膨润土层的厚度为30～50cm；沙土层的厚度为40～60cm。将防渗层中的多个功能层的厚度分别选择在上述范围内，有利于各层间配合作用，以促进防渗层整体发挥出更好的防渗作用，从而在应用时更好地隔绝重金属离子的渗入。
[0035] 本发明所提供的复合充填层中包括煤矸石材料，以及在煤矸石中形成凝胶用于粘连煤矸石的浆体材料。其中交联网络，即凝胶的形成提高了煤矸石之间的连接，提高了各个复合充填层的密度和力学强度，同时有效阻止了氧气的进入和流通，有利于降低煤矸石的可燃性。而在一种典型的实施方式中，每层复合充填层的厚度各自独立地为4～7m；每层复合充填层中：煤矸石的直径≤30cm；按重量份计，浆体材料包括：海藻酸钠5～15份、粉煤灰30～45份、黄土8～15份、水滑石2～6份、膨润土3～8份、改性木质纤维素溶液50～70份、碳酸氢钠2～5份、硫酸铝2～5份、水120～200份。
[0036] 而浆体材料的制备方法则包括：步骤(1)，制备改性木质纤维素溶液，并将粉煤灰加入到改性木质纤维素溶液中，混合得到混合物A；步骤(2)，将第一膨润土、碳酸氢钠和部分水混合，得到混合物B；步骤(3)，将混合物A和混合物B混合后，加入海藻酸钠、黄土、水滑石和剩余水，混合得到混合物C；步骤(4)，将硫酸铝加入混合物C中，混合得到浆体材料。
[0037] 上述浆体材料采用三交联体系，一是海藻酸钠和硫酸铝交联剂的交联体系，另一个是改性木质素的交联体系，再者是粉煤灰在碱性作用下多级交联的网络结构，包含有该三交联体系的浆体材料黏度适中、易于充填、保水率高、机械强度高、阻燃性能也能满足使用要求，是一种非常好的充填浆体材料。通过上述特定的三交联体系的原料配比和特定的加料顺序，制备的充填浆体材料其保水性能优异，阻燃效果好，对煤矸石层具有很好的渗透性，性能稳定，同时具有原料成本低廉的特性。同时，包含有上述组分种类的充填浆体材料本身具有良好的重金属吸附性能，可以显著降低重金属的溶解溶出。更为重要的是，发明人经大量实验发现，上述浆体材料在与煤矸石复合后所形成的复合充填层，能够与本申请所提供的上述压实层很好地配合，在防渗层上表面进行重复堆叠设置后，其二者能够形成同时具备高的力学性能以及金属离子隔绝性能的多层级结构层，并最终显著提升矿坑的修复效果。
[0038] 进一步地，改性木质素溶液的制备方法包括：将酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水在密闭条件下反应，得到改性木质纤维素溶液。为了形成更多的反应活性位点，提升最终所得复合充填层的保水性与化学稳定性，优选地反应的温度为60～70℃，时间为2～3h。
[0039] 在一种典型的实施方式中，土壤层的厚度为100～150cm。将土壤层厚度选择在上述范围内，能够使其与其他各层之间能够更好地协调配合，以使得各功能均能够有效发挥，从而进一步提升修复效果。
[0040] 以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
[0041] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0042] 实施例1
[0043] 一种用于复合充填层的浆体材料的制备方法：
[0044] 按重量份计，提供：海藻酸钠8份、粉煤灰36份、黄土11份、水滑石4份、膨润土6份、改性木质纤维素溶液60份、碳酸氢钠4份、硫酸铝4份、水180份，其中粉煤灰为取自华新电厂中复合要求的三级粉煤灰。
[0045] 其中，改性木质纤维素溶液的制备方法包括：将酶解木质素、苯酚、氢氧化钠和水在密闭条件下反应，得到改性木质纤维素溶液，其中以制备改性木质纤维素加入的原料总质量为100％计，酶解木质素的加入量为22wt％；苯酚与酶解木质素的质量比为0.5:1；加入氢氧化钠与木质素的质量比为0.5:1；其余为水，反应的温度为65℃；反应的时间为2.5h。
[0046] 步骤(1)，将粉煤灰加入到上述改性木质纤维素溶液中，混合5分钟后得到混合物A；
[0047] 步骤(2)，将膨润土、碳酸氢钠和部分水混合，得到混合物B，加入的部分水为13份；
[0048] 步骤(3)，将混合物A和混合物B混合15分钟后，加入除硫酸铝外的剩余原料混合7分钟，最后加入硫酸铝混合均匀，得到充填浆体材料。
[0049] 实施例2
[0050] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0051] (1)将Psa32.5水泥、三级粉煤灰、水和聚羧酸减水剂(购买自山东郓城辉煌新型建材科技有限公司)混合均匀，得到组分A；其中，水泥与粉煤灰的质量比为8：92；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为66％；减水剂的加入量为1.8％；
[0052] (2)先将海泡石(粒径为400μm)和聚乙二醇混合均匀后加入废橡胶颗粒和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到组分B；以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为11％；海泡石的加入量为2％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为1.5％；聚乙二醇4％；
[0053] (3)将组分A和组分B混合均匀，得到压实层材料。
[0054] 其中，废橡胶颗粒为废旧汽车橡胶轮胎经破碎制得，其粒径为1mm。
[0055] 实施例3
[0056] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0057] (1)将Psa32.5水泥、三级粉煤灰、水和聚羧酸减水剂混合均匀，得到组分A；其中，水泥与粉煤灰的质量比为12：88；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为75％；减水剂的加入量为2.5％；
[0058] (2)先将海泡石和聚乙二醇混合均匀后加入废橡胶颗粒和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到组分B；以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为15％；海泡石的加入量为2％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为1.5％；聚乙二醇5％；
[0059] (3)将组分A和组分B混合均匀，得到压实层材料。
[0060] 其中，聚羧酸减水剂、海泡石及废橡胶颗粒的种类均同实施例2。
[0061] 实施例4
[0062] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0063] (1)将Psa32.5水泥、三级粉煤灰、水和聚羧酸减水剂混合均匀，得到组分A；其中，水泥与粉煤灰的质量比为11：89；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为69％；减水剂的加入量为2.2％；
[0064] (2)先将海泡石和聚乙二醇混合均匀后加入废橡胶颗粒和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到组分B；以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为13％；海泡石的加入量为2％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为1.3％；聚乙二醇4.5％；
[0065] (3)将组分A和组分B混合均匀，得到压实层材料。
[0066] 其中，聚羧酸减水剂、海泡石及废橡胶颗粒的种类均同实施例2。
[0067] 实施例5
[0068] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0069] (1)将Psa32.5水泥、三级粉煤灰、水和聚羧酸减水剂混合均匀，得到组分A；其中，水泥与粉煤灰的质量比为10：90；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为73％；减水剂的加入量为2.3％；
[0070] (2)先将海泡石和聚乙二醇混合均匀后加入废橡胶颗粒和双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到组分B；以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为12％；海泡石的加入量为2％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为0.5％；聚乙二醇4％；
[0071] (3)将组分A和组分B混合均匀，得到压实层材料。
[0072] 其中，聚羧酸减水剂、海泡石及废橡胶颗粒的种类均同实施例2。
[0073] 实施例6
[0074] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0075] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分B中未加入海泡石，而是替换为等重量的双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯。
[0076] 实施例7
[0077] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0078] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分B中未加入双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯，而是替换为等重量的海泡石。
[0079] 实施例8
[0080] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0081] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分B中各组分含量不同，具体地：以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为11％；海泡石的加入量为4％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为0.3％；聚乙二醇4％。
[0082] 实施例9
[0083] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0084] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分B中各组分含量不同，具体地：以组分A的总质量为100％计，组分B中，废橡胶颗粒的加入量为11％；海泡石的加入量为0.5％；双酚A缩水甘油醚二甲基丙烯酸酯为2.0％；聚乙二醇4％。
[0085] 实施例10
[0086] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0087] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分A中各组分含量不同，具体地：水泥与粉煤灰的质量比为14：86；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为80％；减水剂的加入量为2.7％。
[0088] 实施例11
[0089] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0090] 此实施例与实施例2的区别仅在于：组分A中各组分含量不同，具体地：水泥与粉煤灰的质量比为6：94；以水泥和粉煤灰的总质量为100％计，水的加入量为60％；减水剂的加入量为1.2％。
[0091] 实施例12
[0092] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0093] 此实施例与实施例2的区别仅在于：废橡胶颗粒的粒径为5mm。
[0094] 实施例13
[0095] 一种用于压实层的压实层材料的制备方法：
[0096] 此实施例与实施例2的区别仅在于：废橡胶颗粒的粒径为0.5mm。
[0097] 测试方法
[0098] 流动度：参考文献王朔.液态粉煤灰在唐津高速扩建工程中的应用中的测试方法进行；
[0099] 抗压强度：参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行抗压强度的测试；
[0100] 泌水率：参考标准《公路工程水泥及水泥混凝土实验规程》(JTG 3420‑2020)进行。泌水率指泌水量与拌合物的水含量之比，其值越高，说明拌合物中颗粒对拌合水的吸收能力越差，而越低则说明材料层保水性越好，对于重金属离子的隔绝作用越好；
[0101] 抗压回弹模量：将各实施例所得压实层材料养护28d，之后按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51‑2009)的承载板试验方法，对抗压回弹模量进行测试；其值越低，说明材料层的抗弹性变形能力上升，韧性增强。
[0102] 对各实施例所得的压实层材料进行上述性能测试，所得各项性能参数见表1。
[0103] 表1
[0104]流动度(cm) 抗压强度(MPa) 泌水率(％) 抗压回弹模量(MPa)
实施例2 12.9 1.145 7.34 341
实施例3 13.8 1.113 7.58 328
实施例4 13.4 1.128 7.45 332
实施例5 13.1 1.117 7.26 339
实施例6 14.1 1.039 7.48 359
实施例7 11.6 1.102 8.12 351
实施例8 10.9 1.109 8.26 349
实施例9 13.7 1.087 7.45 355
实施例10 13.9 1.112 7.62 367
实施例11 12.0 1.113 7.83 350
实施例12 11.8 1.115 8.20 359
实施例13 13.3 1.005 7.84 365
[0105] 应用实施例1
[0106] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法，包括以下步骤：
[0107] (1)在矿坑的底部铺设防渗层；其中，防渗层包括由下往上依次为膨润土层、一层HDPE膜、沙土导流层和一层土工布，其中沙土导流层中还埋有HDPE导流管，膨润土层的厚度为40cm；沙土导流层的厚度为60cm。
[0108] (2)在防渗层上铺设煤矸石，在煤矸石中充填浆体材料，形成煤矸石复合充填层；煤矸石复合充填层中煤矸石的直径不超过30cm；浆体材料为实施例1制备的浆体材料；在煤矸石复合充填层上设置一层压实层，压实层的厚度为70cm；压实层材料选自实施例2制备的材料；重复上述步骤共4次，得到四层重复设置的复合充填层与压实层，制备得到的四层煤矸石复合充填层的总厚度为6m；每层煤矸石复合充填层的厚度为1.5米；
[0109] (3)在最后一层压实层上铺设厚度为150cm的土壤层；在土壤层种植绿植，完成矿坑修复。
[0110] 在步骤(2)中，具体地，浆体材料可采用泥浆泵、拌料箱等设备制备，方法如下：根据需要配比，在拌料箱中加入各对应的原料，均匀混合后流入泥浆泵中，利用泵压打入注浆管路或钻孔中带压喷注到煤矸石层的预定注浆位置，具体注浆位置本领域技术人员可以根据现场的大小，器械功率等自行调整即可。
[0111] 应用实施例2
[0112] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法，包括以下步骤：
[0113] (1)在矿坑的底部铺设防渗层；其中，防渗层包括由下往上依次为膨润土层、一层HDPE膜、沙土导流层和一层土工布，其中沙土导流层中还埋有HDPE导流管，膨润土层的厚度为40cm；沙土导流层的厚度为50cm。
[0114] (2)在防渗层上铺设煤矸石，在煤矸石中充填浆体材料，形成煤矸石复合充填层；煤矸石复合充填层中煤矸石的直径不超过30cm；浆体材料为实施例1制备的浆体材料；在煤矸石复合充填层上设置一层压实层，压实层的厚度为60cm；压实层材料选自实施例3制备的材料；重复上述步骤共4次，得到四层重复设置的复合充填层与压实层，制备得到的四层煤矸石复合充填层的总厚度为5m；每层煤矸石复合充填层的厚度为1.25米；
[0115] (3)在最后一层压实层上铺设厚度为140cm的土壤层；在土壤层种植绿植，完成矿坑修复。
[0116] 应用实施例3
[0117] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法，包括以下步骤：
[0118] (1)在矿坑的底部铺设防渗层；其中，防渗层包括由下往上依次为膨润土层、一层HDPE膜、沙土导流层和一层土工布，其中沙土导流层中还埋有HDPE导流管，膨润土层的厚度为30cm；沙土导流层的厚度为60cm。
[0119] (2)在防渗层上铺设煤矸石，在煤矸石中充填浆体材料，形成煤矸石复合充填层；煤矸石复合充填层中煤矸石的直径不超过30cm；浆体材料为实施例1制备的浆体材料；在煤矸石复合充填层上设置一层压实层，压实层的厚度为80cm；压实层材料选自实施例4制备的材料；重复上述步骤共4次，得到四层重复设置的复合充填层与压实层，制备得到的四层煤矸石复合充填层的总厚度为7m；每层煤矸石复合充填层的厚度为1.75米；
[0120] (3)在最后一层压实层上铺设厚度为140cm的土壤层；在土壤层种植绿植，完成矿坑修复。
[0121] 应用实施例4
[0122] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法，包括以下步骤：
[0123] (1)在矿坑的底部铺设防渗层；其中，防渗层包括由下往上依次为膨润土层、一层HDPE膜、沙土导流层和一层土工布，其中沙土导流层中还埋有HDPE导流管，膨润土层的厚度为50cm；沙土导流层的厚度为60cm。
[0124] (2)在防渗层上铺设煤矸石，在煤矸石中充填浆体材料，形成煤矸石复合充填层；煤矸石复合充填层中煤矸石的直径不超过30cm；浆体材料为实施例1制备的浆体材料；在煤矸石复合充填层上设置一层压实层，压实层的厚度为50cm；压实层材料选自实施例5制备的材料；重复上述步骤共4次，得到四层重复设置的复合充填层与压实层，制备得到的四层煤矸石复合充填层的总厚度为4m；每层煤矸石复合充填层的厚度为1米；
[0125] (3)在最后一层压实层上铺设厚度为150cm的土壤层；在土壤层种植绿植，完成矿坑修复。
[0126] 应用实施例5
[0127] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0128] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例6制备的材料而非实施例1。
[0129] 应用实施例6
[0130] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0131] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例7制备的材料而非实施例1。
[0132] 应用实施例7
[0133] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0134] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例8制备的材料而非实施例1。
[0135] 应用实施例8
[0136] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0137] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例9制备的材料而非实施例1。
[0138] 应用实施例9
[0139] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0140] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例12制备的材料而非实施例1。
[0141] 应用实施例10
[0142] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0143] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料选自实施例13制备的材料而非实施例1。
[0144] 应用实施例11
[0145] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0146] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：重复(2)中步骤共计1次，得到一层由下至上设置而成的复合充填层与压实层，其中压实层的厚度为70cm，煤矸石复合充填层的厚度为1.5米，制备得到压实层与复合充填层的总厚度为2.2m。
[0147] 应用实施例12
[0148] 一种基于煤基固废的矿坑修复方法：
[0149] 此应用实施例与应用实施例1的区别仅在于：压实层材料并未选自本发明上述实施例所制备而得的压实层材料，而是以河道污泥直接作为压实层材料，每层厚度不变。
[0150] 堆放六个月后，对上述各应用实施例所得的修复后矿坑周围100m内的土壤进行重金属(Cu、Cr、Pb)浓度进行检测，发现上述各应用实施例中：
[0151] 应用实施例1至4，未发生明显变化。
[0152] 应用实施例7、8、10，未发生明显变化，但或因压实层组分B中各组分配合作用不佳(应用实施例7、8)或因废橡胶颗粒粒径不适宜(应用实施例10)，重金属浓度较之应用实施例1至4略有上升。
[0153] 应用实施例5、6、9，未发生明显变化，但或因压实层组分B中材料配置不全(应用实施例5、6)或因废橡胶颗粒粒径不适宜(应用实施例9)，重金属浓度较之应用实施例7、8、10进一步地略有上升。
[0154] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了对废弃矿坑的有效修复，并以煤基固废为主要原料，提升了对于重金属离子的隔绝效果。
[0155] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
[0156] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
