專利名稱：一種煤礦采空區(qū)充填的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山采空區(qū)充填技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦采空區(qū)充填的方法，具體涉及一種以廢石、粉煤灰及尾礦為充填原料的采空區(qū)充填的方法。
背景技術(shù)：
礦山采空區(qū)是采礦后留下的地下空區(qū)，如果不進(jìn)行充填，會(huì)造成地面塌陷，帶來危險(xiǎn)。煤礦井下充填采空區(qū)可以減少地面下沉，消除不安全因素。充填開采就是在井下或地面充填材料將采空區(qū)充填起來，達(dá)到控制地表沉陷，提高煤炭資源的開采率。當(dāng)前煤礦采空區(qū)充填的主要材料是矸石，另外還有煤粉灰和鋼渣(冶金渣)。
矸石作為煤礦采空區(qū)主要充填材料應(yīng)用最為廣泛，使用量也最大，一些煤礦堆積多年的矸石山被充分利用。矸石的廣泛利用，造成矸石資源匱乏。此外煤矸石可用作水泥原料、建筑材料、混凝土輕骨架等。鋼渣由于其成分波動(dòng)較大，遲遲未能規(guī)?；瘧?yīng)用，如用鋼渣作煤礦采空區(qū)充填材料還需進(jìn)行改良，使用受到限制。因此，探索一種煤礦采空區(qū)新型充填材料勢(shì)在必行。探索煤礦采空區(qū)新型充填材料和方法，提高充填體強(qiáng)度，明顯改善充填體的物理學(xué)性質(zhì)，有效控制地壓，提高充填作用效果，減少井下環(huán)境污染也是一項(xiàng)迫切的任務(wù)。新型充填材料既要滿足工藝要求，又要達(dá)到控制頂板所需強(qiáng)度，同時(shí)要求材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種煤礦采空區(qū)充填的方法，以解決煤礦采空區(qū)充填材料匱乏問題，擴(kuò)大充填材料來源，降低填充生產(chǎn)成本，增強(qiáng)充填體的強(qiáng)度，提高填充效果和采空區(qū)的安全性。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的方法，充填材料在混合器混合后運(yùn)送到投料孔，經(jīng)投料孔、井下緩沖裝置，送入井下料倉，然后由井下運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送至各充填點(diǎn)填充。充填材料為廢石與粉煤灰的混合料，廢石和粉煤灰的質(zhì)量比為I :0. 2 O. 3，或廢石、尾礦和粉煤灰的混合料，廢石、尾礦和粉煤灰的質(zhì)量比為I :0. 6 O. 8 :0. 2 O. 4。廢石為粒度小于25mm的廢石。粒度小于25mm廢石的制備過程為
⑴廢石料經(jīng)A振動(dòng)篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機(jī)到混合器，粒度> 25mm的廢石到破碎機(jī)破碎。⑵破碎機(jī)破碎后的廢石經(jīng)經(jīng)B振動(dòng)篩篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機(jī)到混合器，粒度> 25mm的廢石返回破碎機(jī)入口。⑶粒度< 25mm的廢石在混合器與粉煤灰或與粉煤灰和尾礦按比例混合混合后到投料孔。廢石為剝離的覆土、圍巖及不含工業(yè)價(jià)值的脈石或原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石。尾礦為鐵礦石經(jīng)過磨粉和磁選后產(chǎn)生的礦渣。粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細(xì)粉。煤燃燒后形成粉煤灰，被煙氣帶出爐膛。井下料倉設(shè)有滿倉報(bào)警裝置和料倉清理設(shè)備。尾礦化學(xué)成分中SiO2的含量高于矸石中的SiO2值。SiO2是充填材料骨架的重要成分，可使充填后充填材料強(qiáng)度高。尾礦替代矸石作煤礦采空區(qū)充填材料充填體強(qiáng)度高。粉煤灰是一種似火山灰質(zhì)混合材料，當(dāng)粉煤灰與水共存時(shí)能生成具有水硬膠凝性能的化合物，是增加強(qiáng)度和耐久性的材料。我國黑色金屬礦山每年排放的廢石尾礦約6. 2億噸，有色金屬礦山每年排出的廢石尾礦約11500萬噸，由于排放量龐大，不僅影響到礦產(chǎn)資源的充分利用，而且危害環(huán)境，最明顯的是對(duì)土地的破壞。廢石的堆積和尾礦壩的構(gòu)筑，不僅侵占大面積農(nóng)田、土地，而且嚴(yán)重污染水源和土壤，若堆放的廢石尾礦管理不善，還有可能發(fā)生重大事故，如廢石堆自燃、尾礦壩滑坡等。尾礦和廢石替代煤矸石用作煤礦采空區(qū)充填材料，不僅擴(kuò)大了煤礦采空區(qū)充填材料，還可為國家節(jié)約大量農(nóng)田和土地，有利于環(huán)境、水資源和土壤的保護(hù)。本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的方法，利用廢石和粉煤灰或廢石、粉煤灰和尾礦作充填 原料按比例混合后經(jīng)過充填系統(tǒng)到煤礦采空區(qū)的充填點(diǎn)充填，解決了煤礦采空區(qū)充填料匱乏的問題，擴(kuò)大了充填原料來源，降低充填生產(chǎn)成本。用廢石、煤粉灰及尾礦作充填材料，充填后充填體的強(qiáng)度高，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變性，不會(huì)對(duì)地下水造成污染。用粒度小于25mm廢石作主要充填原料，流動(dòng)性能較好，能夠滿足管道輸送要求。通過廢石制備系統(tǒng)制備粒度小于25_的廢石，流程簡單，設(shè)備費(fèi)用低，易于實(shí)施。


圖I為本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的流程示意 圖2粒度小于25_廢石制備流程示意圖。其中
I 一投料孔、2—井下緩沖裝置、3—井下料倉、4 一井下運(yùn)輸系統(tǒng)、5—充填點(diǎn)、6—滿倉報(bào)警裝置、7—料倉清理設(shè)備、8 —A振動(dòng)篩、9一破碎機(jī)、10一B振動(dòng)篩、11 一輸送機(jī)、12一混合器、13 一閥丨I。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例I
本發(fā)明煤礦采空區(qū)充填的過程，如圖I所示，充填材料粒度小于25_廢石和煤粉灰按質(zhì)量比I :0. 3的比例在混合器12混合均勻后運(yùn)送到投料孔1，通過投料孔I、井下緩沖裝置
2送入井下料倉3，然后由井下運(yùn)輸系統(tǒng)4運(yùn)至各充填點(diǎn)5填充。粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細(xì)粉。廢石為原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石。如圖2所示，粒度小于25mm廢石的制備過程為
⑴廢石料經(jīng)A振動(dòng)篩8篩分，粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機(jī)11到混合器12，粒度> 25mm的廢石到破碎機(jī)9破碎。⑵破碎后的廢石經(jīng)B振動(dòng)篩10篩分，篩出的篩出的粒度> 25mm的廢石返回破碎機(jī)9破碎。⑶粒度< 25mm的廢石在混合器12與粉煤灰按比例均勻混合后到投料孔I。井下料倉設(shè)有滿倉報(bào)警裝置6和料倉清理設(shè)備7。滿倉報(bào)警裝置用于滿倉報(bào)警，一旦發(fā)生堵倉立即報(bào)警，避免堵倉進(jìn)一步惡化。料倉清理設(shè)備用于清理料倉，防止發(fā)生粘倉現(xiàn)象。實(shí)施例2
本發(fā)明另一實(shí)施方式是充填材料為粒度小于25_廢石、煤粉灰和尾礦，尾礦為鐵礦石經(jīng)過磨粉和磁選后產(chǎn)生的礦渣，廢石為剝離的覆土、圍巖和不含工業(yè)價(jià)值的脈石。廢石、尾礦和粉煤灰按I :0. 6 O. 8 :0. 2 O. 4的質(zhì)量比在混合器12均勻混合后運(yùn)送到投料孔I，通過投料孔、井下緩沖裝置2送入井下料倉3，然后由井下運(yùn)輸系統(tǒng)4運(yùn)至各充填點(diǎn)5填充。其它過程與實(shí)施例I相同，圖2中閥門13用于選擇方案，實(shí)施本實(shí)施例方案時(shí)閥門13 打開，尾礦送入混合器混合，實(shí)施實(shí)施例I方案時(shí)關(guān)閉閥門13。
權(quán)利要求
1.一種煤礦采空區(qū)充填的方法，充填材料在混合器混合均勻后運(yùn)送到投料孔(I)，經(jīng)投料孔、井下緩沖裝置(2)送入井下料倉(3)，然后由井下運(yùn)輸系統(tǒng)(4)運(yùn)送至各充填點(diǎn)(5)填充，其特征是所述充填材料為廢石與粉煤灰的混合料，廢石和粉煤灰的質(zhì)量比為I :O.2 O. 3，或廢石、尾礦和粉煤灰的混合料，廢石、尾礦和粉煤灰的質(zhì)量比為I :0. 6 O. 8 :O.2 O. 4 ;所述廢石為粒度小于25mm的廢石。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述粒度小于25_廢石的制備過程為 ⑴廢石料經(jīng)A振動(dòng)篩(8)篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機(jī)(11)到混合器(12)，粒度彡25mm的廢石到破碎機(jī)(9)破碎； ⑵破碎機(jī)破碎后的廢石經(jīng)B振動(dòng)篩(10)篩分，篩出的粒度< 25mm的廢石經(jīng)輸送機(jī)(11)到混合器(12)，粒度彡25mm的廢石返回破碎機(jī)(9)破碎； ⑶粒度< 25mm的廢石在混合器與粉煤灰或與粉煤灰和尾礦按比例均勻混合后到運(yùn)送到投料孔(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述廢石為剝離的覆土、圍巖及不含工業(yè)價(jià)值的脈石或原礦經(jīng)過粉碎、干選后產(chǎn)生的廢石。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述尾礦為鐵礦石經(jīng)過磨粉和磁選后產(chǎn)生的礦渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述粉煤灰為從燃煤鍋爐排放煙氣中捕集下來的細(xì)粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦采空區(qū)充填的方法，其特征是所述井下料倉設(shè)有滿倉報(bào)警裝置(6 )和料倉清理設(shè)備(7 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦采空區(qū)充填的方法，過程為充填材料經(jīng)混合器混合后運(yùn)送到投料孔，經(jīng)井下緩沖裝置送入井下料倉，然后由井下運(yùn)送系統(tǒng)運(yùn)送至各充填點(diǎn)填充。充填材料為廢石與粉煤灰的混合料，質(zhì)量比為1∶0.2～0.3，或廢石、尾礦和粉煤灰的混合料，質(zhì)量比為1∶0.6～0.8∶0.2～0.4。廢石的粒度小于25mm。粒度小于25mm的廢石通過破碎機(jī)破碎，用振動(dòng)篩篩分制備。本發(fā)明利用廢石、粉煤灰及尾礦作充填原料按比例混合均勻后經(jīng)過充填系統(tǒng)充填到煤礦采空區(qū)的充填點(diǎn)，解決了充填料匱乏的問題，擴(kuò)大了充填原料來源，降低采礦充填生產(chǎn)成本。用廢石、煤粉灰及尾礦作充填材料，充填后充填體的強(qiáng)度高，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變性，不會(huì)對(duì)地下水造成污染。
文檔編號(hào)E21F17/18GK102865100SQ20121035132
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者劉建功, 趙慶彪 申請(qǐng)人:河北煤炭科學(xué)研究院