一种粘结充填料及利用该充填料进行井下充填的方法技术

本发明专利技术涉及一种粘结充填料以及利用粘结充填料进行井下充填的方法，其中所述矸石粘结充填料包含以下组分：６８．６～８２．２％重量份的矸石；１２．７～２１．８％重量份的粉煤灰；１～１８．７％重量份的水。在粘结充填料的充填过程中进行充填夯实的夯实机压强大于等于２０Ｍｐａ。本发明专利技术提高了充填效果和充填质量，有效的控制上覆岩层移动。物料直接充填，无须任何添加剂，将粉煤灰作为充填料之一，增加了充填料的胶结性能。输送系统要求简单，可实现充填的连续性与高效性。实现矸石与粉煤灰井下处理，改善了矿区周边生态与生存环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一 种充填料，特别是涉及一种用于煤矿充填开采的粘结充填料，以 及利用该充填料进行井下充填的方法。
技术介绍
我国煤矿充填开采技术近些年发展迅速，但如何寻求一种有效的充填物料，满 足采场矿压强度，有效的控制上覆岩层移动，一直是有待解决的充填技术难题之一。现 充填开采使用的充填物料一般为煤矸石、砂、尾矿、粉煤灰等。矸石作为骨料充填，支 撑力较低，而添加胶结材料后又会影响充填体的强度；砂、尾矿作为充填物料，输送浓 度低，采场脱水要求高；粉煤灰也只是部分的代替水泥作为充填料浆，研究较少。煤矸石是在煤矿建设、煤炭开采及洗选加工过程中所产生的废弃岩石，煤矸石 作为一种充填材料，除用于回填塌陷区复田外，还将其广泛用于工程充填材料、建筑材 料制取、煤矸石发电、提取化工原料等多个方面。粉煤灰是燃煤火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状固体废物，对于粉煤灰 的应用研究相当广泛，主要方面有矿山充填、水泥生产、建筑工程、道路工程、农 业、污水处理、工业原料提取等。这两种材料均是较容易获得并且也是需要处理的工业废料。但现有的技术中， 均未有效地在井下充填开采作业中利用上述材料进行回收填充、废物利用，更无法达到 良好的填充效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种胶结性能好、具有较 强稳定性、能够满足充填开采的可以直接充填的粘结充填料，以及利用该充填料进行井 下充填的方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下设计方案一种粘结充填料，所述充填料包含以下组分68.6 82.2%重量份的矸石； 12.7 21.8%重量份的粉煤灰；1 18.7%重量份的水。优选地，所述矸石的含水率为1 4%。所述粉煤灰的含水率为18 24%。本专利技术的另一目的在于提供一种利用粘结充填料进行井下充填的方法，包括充 填料输送步骤和充填夯实步骤，在所述粘结充填料的充填夯实步骤中，进行充填夯实的 夯实机压强大于或等于20Mpa。优选地，所述夯实机的压强为22 40Mpa。优选地，在充填的过程中，每采1吨煤至少充填0.8吨的粘结充填料。更优选地，还包括在对所述粘结充填料充填夯实之前，对所述粘结充填料进行 自动或人工加水的步骤。更进一步，在所述自动或人工加水的步骤中，通过计量装置对 粉煤灰和煤矸石进行称量、校核，并通过感应装置检测物料中的含水量，然后进行差额 加水的操作本专利技术的优点是本专利技术的粘结充填料可以直接对采场进行充填，并具有输送 简单、充填效果好，适用性广等特点。此外，本专利技术的充填料还满足以下技术要求 ①、满足大于350m垂直传输的要求；②、具备普通矿山运输机械运输的特征；③、具 有一定的稳定性，具有较大的坍积角度；④、具有较强的粘结性，在机械压实的作用 下，能实现成型的要求；⑤材料的压实度、含水量、渗透系数、相对密度、内摩擦角、 抗剪强度等力学参数满足充填开采的技术要求。利用本专利技术的充填料进行井下填充，还 具有较强的粘结性，较小的孔隙比，并有足够的抗压抗剪强度，胶结性能好；此外对于 废弃物回收利用，减少环境污染有重要意义。而且，本专利技术还具有如下有益效果(1)确定合理的直接充填物料配比率，满足一定湿度要求，提高了充填效果和充 填质量，有效的控制上覆岩层移动。(2)物料直接充填，无须任何添加剂，将粉煤灰作为充填料之一，增加了充填料 的胶结性能。(3)输送系统要求简单，可实现充填的连续性与高效性。(4)实现矸石与粉煤灰井下处理，改善了矿区周边生态与生存环境。具体实施方式 实施例1 一种粘结充填料，所述充填料包含以下组分82.2%重量份的矸石；12.7%重 量份的粉煤灰；以及5.1%重量份的水。其中，所述矸石的含水率为2%。所述粉煤灰 的含水率为20%。实施例2 一种粘结充填料，所述充填料包含以下组分68.6%重量份的矸石；21.8%重 量份的粉煤灰；9.6%重量份的水。其中，所述矸石的含水率为3%。所述粉煤灰的含水 率为18%。具体地，可以使用D/Max-3B型X射线衍射仪测试材料的物理成分；通过电镜 扫描SEM (Scanning Electron Microscope)分析材料的致密度；采用JA2003电子精密天平 (Electronic PrecisionBa lance)、YZH1-30远红外自控焊条烘箱测试材料的含水率；采用 美国MTS公司的MTS815.02电液伺服岩石力学试验系统测试材料的力学特性。通过充填混合物料在不同配比条件下的压实度与压实力试验，绘出特征曲线并 进行分析，确定不同含水率条件下矸石与粉煤灰配比，通过本专利技术方法配制的粘结充填 料，不需要任何其他添加剂。更具体地，本专利技术物料配比确定的方法为在压实力增大的过程中，要求压实 变形量最小，结合混合物料含水率的要求，并达到充填物料经夯实后，要求给予覆岩层 的有效变形空间最小，由此可较好地控制采场顶板，达到限定覆岩层的移动、控制地表 变形的目的，从而确定充填混合物料配比。对上述粘结充填料进行现场取样试验加载至20Mpa，采集压实度、容重、流变 数据进行特性分析，得出若应力超过IOMpa后，压力趋于稳定，压实度值变化很小；加 载至20Mpa后，容重由自然松散状态下的1.42t/m3变为1.65t/m3。因此，在保证充填效果的前提下，本专利技术的一种利用粘结充填料进行井下充填的方法，充填过程中每采It煤至少需要充填0.8t的矸石与粉煤灰及水的混合充填材料；夯实机的压强不低于20Mpa，理想值为22 40Mpa。此外，本专利技术的一种利用粘结充填料进行井下充填的方法，还包括在对所述粘 结充填料充填夯实之前，对所述粘结充填料进行自动或人工加水的步骤。更进一步，优 选在所述自动或人工加水的步骤中，通过计量装置(例如螺旋给料机和/或皮带秤)对 粉煤灰和煤矸石进行称量、校核，并通过感应装置检测物料中的含水量，然后进行差额 加水的操作。具体为采用螺旋给料机定量粉煤灰、采用皮带秤计量煤矸石，二者的混合物 料仍采用皮带秤计量，三者数据互相校核，严格控制矸石和粉煤灰之间的比例。优选 地，在皮带上安装转载点自动喷雾降尘装置，并设置两种形式(红外感应式和机械感应 式)的感应装置，互相校证测试充填料的原有水分，并根据水分与目标值之间的差额进 行喷雾加水，实现水量的自动控制；其次还可以采用人工加水的方式，在运输皮带上架 设加水喷头。这两种方式同时使用，以自动加水为主，但每班开始充填时，已通过自动 加水点但还没有进入采空区的风干物料则需要通过人工加水补充水分，以确保充填料达 到最佳的含水量，满足充填工作面实际混合物料的含水率在 18.7%之间，从而实现 较好的粘结效果。本专利技术的利用粘结充填料进行井下充填的方法的其他步骤以及所采用的各种装 置，可以使用现有的各种充填方法及工具。显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本专利技术的一种粘结充填料及利用该 充填料进行井下充填的方法，构成各种类型的充填材料并利用其进行各种充填作业。上述实施例仅供说明本专利技术之用，而并非是对本专利技术的限制，有关
的 普通技术人员，在不脱离本专利技术范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也应属于本专利技术的范畴，本专利技术的专利保护范围应由各权利要求限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿充填开采的粘结充填料，其特征在于：所述充填料包含以下组分：６８．６～８２．２％重量份的矸石；１２．７～２１．８％重量份的粉煤灰；１～１８．７％重量份的水。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿充填开采的粘结充填料，其特征在于所述充填料包含以下组分68.6 82.2%重量份的矸石；12.7 21.8%重量份的粉煤灰；1 18.7%重量份的水。2.根据权利要求1所述的粘结充填料，其特征在于所述矸石的含水率为1 4%。3.根据权利要求1所述的粘结充填料，其特征在于所述粉煤灰的含水率为18 24%。4.一种利用粘结充填料进行井下充填的方法，包括充填料输送步骤和充填夯实步 骤，其特征在于在所述粘结充填料的充填夯实步骤中，进行充...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝宝生，韩益根，张书国，丁燕斌，俞有江，张建，高国强，
申请(专利权)人：河北金牛能源股份有限公司，河北金牛能源股份有限公司邢台矿，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]