利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料及其制備和填充方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于礦用膏體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填 材料及其制備和填充方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國城市化進程不斷加速，隨之而來的是城市垃圾的劇增。據(jù)不完全統(tǒng)計，城市垃 圾中建筑垃圾占到了30%~40%，而且建筑垃圾每年以500~600噸每萬平方米的速度不斷 增長，按照這個速度，我國到2030年建筑垃圾總量將達到200多億噸，數(shù)量相當(dāng)驚人。而目前 我國對建筑垃圾的處理方式主要有露天堆放、填埋、路基填料和制磚。這些處理方式或者占 用大量的土地資源，對我國當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞，或者處理成本過高，產(chǎn)品單 一，不能夠滿足市場的需求，回收利用率低，資源化利用技術(shù)水平相對落后，不能形成規(guī)模 化效應(yīng)，缺乏新技術(shù)、新工藝。因此，如何將建筑垃圾資源化再利用是亟待解決的一大難題。
[0003] 我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，按照目前的煤礦生產(chǎn)條件，煤炭開采 過程中的煤矸石排放量大約為原煤的15%左右;煤炭洗選加工過程中煤矸石排放量大約為 原煤入洗量的15~20%。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國歷年累計堆放的煤矸石約45億噸，規(guī)模較 大的矸石山有1600多座，占用土地約1.5萬hm2,其中長期自燃的矸石山達到389座，而且堆 積量每年還以1.5~2.0億噸的速度增加，煤矸石和粉煤灰占工業(yè)固體廢棄物總量的50%， 居全國所有工業(yè)部門之首，如果不對這些廢棄的矸石山進行處理必將會影響我國煤礦的長 期發(fā)展。
[0004] 據(jù)統(tǒng)計，我國采礦業(yè)每年占用和破壞的土地約達3.4萬hm2,其中僅煤炭開采每年 形成的地面塌陷就約達3.0萬hm2,累計已達50萬hm2。我國人均耕地面積僅是世界人均耕地 面積的1/4，而目前土地損害如此嚴重，必須引起人們的足夠重視。
[0005] 綜上所述，我國的煤礦要想可持續(xù)發(fā)展就必須處理好這二個問題：一是廢棄的煤 矸石的再利用問題;二是最大程度的減少開采損害對周圍環(huán)境的破壞。
[0006] 因此，發(fā)明一種能將城市建筑垃圾、廢棄煤矸石、電廠粉煤灰和礦排水資源化再利 用，經(jīng)濟環(huán)保的充填材料及其制備方法十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填 材料。本發(fā)明另一目的是提供上述利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的制備方法，該方 法為城市建筑垃圾資源化提供一種新方法，以實現(xiàn)城市建筑垃圾、廢棄煤矸石、電廠粉煤灰 和礦排水資源化再利用，提高它們的資源化效率，從而達到降低充填成本、保護當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán) 境的目的。本發(fā)明另外還提供了上述利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的填充方法。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，由以下質(zhì)量的各原料組成:粗骨料:建 筑垃圾450~500Kg和煤矸石400~450Kg;細骨料：粉煤灰350~400Kg和膠結(jié)料：200~ 250Kg;外加劑:速凝劑6.0~12.5Kg和減水劑2.0~7.5Kg;礦井水550~630Kg。
[0010] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述建筑垃圾為由于 建筑施工、裝修和拆除所產(chǎn)生的經(jīng)過二級破碎后粒徑小于20mm廢混凝土塊、廢砂石、廢磚 瓦、廢石材、陶瓷碎片和廢瓷磚，粒徑為16mm~20mm的占1~5%，粒徑為13.5mm~16mm的占1 ~5 %，粒徑為9 · 5mm~13 · 5mm的占10~15 %，粒徑為5mm~9 · 5mm的占20~25 %，粒徑為1_ ~5mm的占25~35 %，粒徑為0.3mm~1mm的占10~15 %，粒徑為0.1mm~0.3mm的占5~10 %， 粒徑為0 · 075mm~0.1臟的占1~5%，0~0 · 075臟的占1~5% 〇
[0011] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述煤矸石為經(jīng)過二 級破碎后粒徑小于20mm的原煤礦矸石山廢料，粒徑為16mm~20mm的占2~5 %，粒徑為 13.5mm~16mm的占3~5 %，粒徑為9 · 5mm~13 · 5mm的占5~10 %，粒徑為5mm~9 · 5mm的占18 ~22 %，粒徑為1謹~5謹?shù)恼?0~35 %，粒徑為0 · 3mm~1mm的占15~20 %，粒徑為0 · 1mm~ 0.3臟的占10~15%，粒徑為0·075mm~0.1臟的占2~5%，0~0·075臟的占4~10%。
[0012] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述建筑垃圾的粒徑 為16mm~20mm的占4 · 32%，粒徑為13 · 5mm~16mm的占3 · 66%，粒徑為9 · 5mm~13.5mm的占 10.82 %，粒徑為5mm~9.5mm的占21.51 %，粒徑為1mm~5mm的占29.05 %，粒徑為0.3mm~ 1mm的占 14 · 89 %，粒徑為0 · 1mm~0 · 3mm的占 8 · 76 %，粒徑為0 · 075mm~0 · 1mm的占 2 · 34%，0 ~0.075mm 的占 4.65%。
[0013] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述粉煤灰為電廠二 級或三級粉煤灰。
[0014] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述膠結(jié)料為32.5或 42.5級的普通硅酸鹽水泥。
[0015] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述速凝劑為硫鋁酸 鹽速凝劑，主要成分為硫酸鋁和鋁酸鈉。
[0016] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，其中，所述減水劑為JS-N1型 萘磺酸鹽減水劑，所述礦井水為礦井排水。
[0017] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的制備方法，包括以下步驟：
[0018] (a)原料預(yù)處理:先將所述煤矸石和所述建筑垃圾分別經(jīng)過除鐵器一和除鐵器二， 然后分別通過鄂式破碎機一和鄂式破碎機二對所述煤矸石和所述建筑垃圾進行初次破碎， 出料粒徑分別控制在60~90mm，用振動篩一和振動篩二分別對初級破碎后的所述煤矸石和 所述建筑垃圾進行篩分，粒徑大于20~mm的部分煤矸石和建筑垃圾分別通過二級破碎機一 和二級破碎機二進行二級破碎，使處理以后的所述建筑垃圾和所述煤矸石的粒徑全部小于 20mm，二級破碎后的所述煤矸石和所述建筑垃圾分別通過分級振動篩，然后分別按照粒徑 分級規(guī)格，根據(jù)設(shè)計比例配合使用；
[0019] (b)物料進料倉儲存:將步驟(a)中顆粒級配調(diào)配好的所述煤矸石和所述建筑垃圾 分別貯存于封閉式的粗骨料倉一和粗骨料倉二；分別將所述粉煤灰和所述膠結(jié)料過標(biāo)準(zhǔn) 篩，將所述粉煤灰和所述膠結(jié)料分別貯存于封閉式的細骨料倉一和細骨料倉二，所述礦井 水來自礦井排水系統(tǒng)，貯存在蓄水池內(nèi)；
[0020] (c)稱量:將步驟(b)中所述煤矸石、粉煤灰、膠結(jié)料和建筑垃圾的卸料口同時打 開，通過螺旋給料機一、螺旋給料機二、螺旋給料機三和螺旋給料機四分別向稱量斗一、稱 量斗二、稱量斗三和稱量斗五中加料，所述礦井水則通過水栗從蓄水池向稱量斗四內(nèi)供水 計量，分別從所述稱量斗一、稱量斗二、稱量斗三、稱量斗四和稱量斗五出來的所述煤矸石、 粉煤灰、膠結(jié)料、礦井水和建筑垃圾直接進入地面攪拌機中均勻混合得到料漿質(zhì)量濃度為 72~74 %的似膏體充填材料。
[0021] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的充填方法，包括以下步驟：
[0022] ( - )地面攪拌和栗送:按配比準(zhǔn)備原料，將各原料快速投入地面攪拌機內(nèi)，開啟地 面攪拌機，調(diào)節(jié)地面攪拌機的速度和方向，先慢速攪拌5~10s，之后順時針快速攪拌30~ 40s，再逆時針快速攪拌30~40s，共攪拌70~90s，攪拌完成后，打開所述地面攪拌機的放料 口，所述放料口的安裝位置高于地面充填栗的料漿斗的進料口，待所述似膏體充填材料完 全進入地面充填栗的料漿斗后，關(guān)閉地面攪拌機的放料口，所述似膏體充填材料在地面充 填栗的沖壓之下，通過充填管路進入設(shè)置于回采工作面順槽的順槽攪拌機；
[0023] (二)工作面順槽二次攪拌和栗送:待所述似膏體充填材料完全進入所述順槽攪拌 機后，將通過電子稱按照配比稱量好的外加劑槽中的外加劑注入所述順槽攪拌機中，開啟 所述順槽攪拌機快速攪拌40~50s后打開放料口，所述似膏體充填材料進入順槽充填栗的 料漿斗，在所述順槽充填栗的加壓下，將所述似膏體充填材料輸送到采空區(qū)，栗送時間為10 ~12h 〇
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料，利用建筑垃圾、煤矸石等廢 棄物制備出可栗性好、泌水率和分層度低、凝結(jié)時間短，強度和穩(wěn)定性高，成本低的似膏體 充填材料。
[0026] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的制備方法，對建筑垃圾和煤 矸石進行了二級破碎，顆粒級配更加嚴格和科學(xué)。
[0027] 本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的充填方法，采用地面與井下 雙攪拌、雙栗送的似膏體充填的方法，使充填材料混合更加均勻，反應(yīng)更加充分，栗送壓力 和速度提升，充填效率提高，且外加劑通過井下順槽攪拌機注入，一方面延長了栗送時間， 可使栗送時間延長至10~12h，不會堵管；另一方面避免了在充填管路噴口處注入外加劑， 外加劑不能均勻混合，且反應(yīng)也不充分，影響充填質(zhì)量的弊端。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明所述的利用建筑垃圾的煤礦似膏體充填材料的制備方法的流