【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于采矿，具体涉及一种矿山采空区尾矿胶结充填方法。
技术介绍
1、矿产资源井开采产生数量众多、规模巨大的采空区，严重威胁生产安全、造成地面塌陷和地下水环境破坏。选矿产生的巨量尾矿因利用率低而大部分就近排放，大量占用土地，严重污染环境并可能产生滑坡等地质灾害。为解决采空区和尾矿两方面问题，现有的方法主要是：将尾矿添加胶凝材料，有时还添加外加剂和掺合料，混合并加水搅拌制成充填料浆，通过管路输送至采空区进行充填，形成具有一定强度的充填体维护围岩稳定。充填料浆的流动性和充填体的强度之间存在矛盾，料浆输送需具备一定的流动性，需要加入足够的水，当前满足管路输送流动性要求的充填料浆固体质量浓度较高值为72％左右，继续增大浓度则输送困难，而此时充填料浆的固体体积百分比浓度以一般固体颗粒比重2.7计算仅为48.78％左右，其余51.22％的体积则被水占据。采空区充填体的强度要求比一般混凝土材料低很多，因此制备充填料浆时胶凝材料的用量相对少，水化反应需要的水也相对少。充填体内部未参与水化反应的水占据了空间并形成孔隙，降低了充填体强度，过量的水还使充填料浆泌水和离析，增大了管路输送的堵管风险，水泥等细颗粒易从充填体表面析出，进一步降低了充填体的整体强度。为了满足充填体的强度要求，工程实践中的常用方法是增加胶凝材料的用量，从而使充填成本大大增加，也有通过添加减水剂等外加剂的方式使充填料浆在满足流动性要求的前提下减少用水量，但这种作用是有限的，同时增加了成本。一般胶结充填工艺的充填体固化过程中都伴随体积收缩，使采空区充实率降低，充填体接顶难度较
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，能够满足充填材料输送的流动性要求、消除泌水和离析现象，增大采空区充填的充实率、增大充填体强度、减少冲洗管路的次数和用水量，且无需抽排至地表。
2、本专利技术的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，包括以下步骤：
3、步骤1：煅烧膨润土的制备
4、将膨润土进行煅烧，煅烧温度为650℃～900℃，磨细后制得煅烧膨润土；
5、步骤2：尾矿浆的浓缩
6、对尾矿浆进行浓缩，浓缩后尾矿的固体质量浓度为60％～86％；
7、步骤3：充填一段料的制备
8、取经计量的粉煤灰与经计量的煅烧膨润土混合，取经计量的浓缩后尾矿，取经计量的掺合料；将粉煤灰和煅烧膨润土的混合物、浓缩后尾矿和掺合料加入经计量的水混合制得充填一段料；充填一段料中粉煤灰占固体总质量的5％～20％，煅烧膨润土占固体总质量的3％～15％，浓缩后尾矿占固体总质量的92％～65％，掺合料占固体总质量的0％～10％，粉煤灰、煅烧膨润土、浓缩后尾矿和掺合料为此多彼少的关系，实际制备时各成分的占比总和为100％，充填一段料的固体质量浓度为62％～71.5％；
9、步骤4：充填一段料的输送和充填二段料的制备
10、在井下开掘充填二段料制备硐室，充填二段料制备硐室设置搅拌槽；将充填一段料通过管路输送至充填二段料制备硐室的搅拌槽中并进行计量，向搅拌槽中投放经计量的胶凝材料、经计量的外加剂和经计量的调节水，进行强力活化搅拌制得充填二段料；胶凝材料占充填二段料固体总质量的5％～20％，外加剂占充填二段料固体总质量的0％～5％，充填二段料的固体质量浓度为72.5％～77％；
11、步骤5：采空区充填
12、充填二段料制备硐室的搅拌槽中设置有充填泵，充填泵连接有至采空区的充填管路，将制备好的充填二段料通过充填泵和充填管路输送至采空区进行充填。
13、所述的步骤1中，膨润土为钠基、钙基、镁基、铝基膨润土，或几种膨润土的过渡类型或混合物。
14、所述的步骤2中，尾矿浆的浓缩方法可以是重力浓缩、高频振动脱水、真空脱水和机械压滤脱水的一种或几种的组合。因为制成最终充填材料的过程分为两个阶段，制备充填二段料时需要一定量的水参与，因此制备充填一段料时尾矿的固体质量浓度可以较一般胶结充填工艺低，因此可以减轻浓缩设备负担同时增大浓缩效率。
15、所述的步骤3中，掺合料为流化床飞灰、电厂炉底灰、炉底渣磨细粉、金属冶炼厂灰、金属冶炼厂渣的磨细粉、自燃煤矸石磨细粉、赤泥或火山灰中的一种或几种，其具有一定火山灰活性，同时具有能够改善级配条件、提高和易性的作用。
16、所述的步骤4中，胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、各类水泥熟料、生石灰粉、熟石灰粉、石膏、脱硫石膏或水玻璃中的一种或几种的混合物，当为混合物时，混合比例为任意比。
17、所述的步骤4中，外加剂为具有速凝、早强等作用的外加剂。
18、本专利技术的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，相比于现有技术，其有益效果为：
19、(1)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法可以降低地面充填站至井下输送充填材料的固体质量浓度要求，即可在较低的固体质量浓度条件下输送充填一段料，从而解决充填材料固体质量浓度高引发的管路输送困难问题；同时较低的固体质量浓度和没有胶凝材料使所需的冲管水少，且冲管水可以直接排入搅拌槽用作下次充填的浓度调节水。
20、(2)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法在材料中使用煅烧并磨细的膨润土，能够增加充填一段料的保水性和粘聚性，消除泌水和离析，使充填一段料在较低浓度条件下的各种固体颗粒均匀分布，避免大颗粒沉降引发的堵管现象。
21、(3)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法在材料中使用煅烧并磨细的膨润土，能够使充填体在形成过程中体积膨胀，从而提高采空区的充实率和接顶效果，增加采空区围岩的稳定性。
22、(4)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法，膨润土的煅烧温度为650℃～900℃，可以增加膨润土的火山灰活性，也避免因煅烧温度过高使火山灰活性增加后又降低。
23、(5)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法在材料中使用粉煤灰，能够改善充填一段料的颗粒级配，提高充填一段料和后续浆体材料的和易性、增大流动性，同时具有一定的火山灰活性。
24、(6)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法在充填一段料中不加入胶凝材料，降低了因充填材料长时间停留在管路中发生胶凝作用而产生的堵管风险，充填一段料在管路内可停留较长的时间，使充填材料输送过程更容易控制。
25、(7)本专利技术的矿山采空区尾矿胶结充填方法在井下开掘充填二段料制备硐室，充填一段料输送至充填二段料制备硐室的搅拌槽中，添加胶凝材料并进行强力活化搅拌后制成充填二段料充填至采空区。粉煤灰和煅烧并磨细的膨润土的火山灰活性在胶凝材料的作用下得到激发，能够提高充填体的强度。胶凝材料在充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤1中，膨润土为钠基、钙基、镁基、铝基膨润土，或几种膨润土的过渡类型或混合物。
3.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤2中，尾矿浆的浓缩方法可以是重力浓缩、高频振动脱水、真空脱水和机械压滤脱水的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤3中，掺合料为流化床飞灰、电厂炉底灰、炉底渣磨细粉、金属冶炼厂灰、金属冶炼厂渣的磨细粉、自燃煤矸石磨细粉、赤泥或火山灰中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤4中，胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、各类水泥熟料、生石灰粉、熟石灰粉、石膏、脱硫石膏或水玻璃中的一种或几种的混合物，当为混合物时，混合比例为任意比。
6.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾
...【技术特征摘要】
1.一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤1中，膨润土为钠基、钙基、镁基、铝基膨润土，或几种膨润土的过渡类型或混合物。
3.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤2中，尾矿浆的浓缩方法可以是重力浓缩、高频振动脱水、真空脱水和机械压滤脱水的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种矿山采空区尾矿胶结充填方法，其特征在于，所述的步骤3中，掺合料为流化床飞灰、电厂...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，隋淑梅，张子斌，海龙，付一鸣，
申请(专利权)人：本溪钢铁集团矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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