[实用新型]泡沫砂浆制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于矿山设备技术领域，涉及一种适应于对胶结充填采矿法的矿山采场进行充填施工的泡沫砂浆制备装置。

背景技术

我国是矿产资源的生产和消耗大国，仅非煤矿山就有11万多座，年产矿石近50亿吨，年产值超过5000亿元。采矿是矿产资源开发和利用的基础，但是采矿在为人类提供原材料的同时，也不可避免地会破坏地表环境。随着工业的飞速发展，矿产的需求量在迅速增加，矿产资源却在日趋枯竭，资源开发利用引发的安全、环境问题相当突出，而我国大多数矿山企业生产规模小，工艺技术落后，生产盲目性、被动性大，导致矿山环境严重恶化，给自然生态环境和社会经济生活带来了很大的负面影响。

本申请人位于广东省韶关市东北约48km处，是我国大型铅锌生产基地，国家一级企业。目前，矿山生产能力已从投产初期的40×10⁴t/a，发展到150×10⁴t/a以上，矿山具有日产铅锌矿石5000～5500吨，年产铅锌金属含量13～18万t的采选生产能力，是我国有色金属行业的最大的铅锌采选企业。

凡口铅锌矿始建于1958年，1968年正式投产，目前矿山最深已开采至-650m水平。由于矿石品位高，矿体形态复杂，顶部受含水丰富的壶天灰岩覆盖和地面部分工业建筑物需保护，采区范围内不允许地表塌陷。所以凡口矿的采矿方法以充填为主，有普通分层充填法、盘区机械化分层充填法和嗣后充填法（FDQ法）。

胶结充填是充填采矿法的核心，它是将砂（包括选矿废料，即尾砂）、废石等废弃物掺入一定比例的胶凝材料和水形成具有一定流动性的充填体，通过管道自流输送到采场的采空区，达到充填的目的。它既减少尾砂和废石向地表排放，避免污染环境和占用良田，又能有效地控制采场地压、维护采场稳定，避免或减少岩爆、突水、岩移、地表塌陷等地质灾害，提高矿石的开采效率、有效回收难采矿床资源，是深埋、高地应力矿区和围岩不稳固采场以及“三下”矿体开采首选的安全和有效的采矿方法。

上世纪50年代以来，国内外充填工艺与技术经历了废石干式充填、碎石水力充填、分级尾矿水力充填、混凝土胶结充填的发展过程。到上世纪60～70年代，开始应用和研发尾矿胶结充填技术；80～90年代，随着采矿工业的发展，为进一步降低采矿成本及环境保护的需要，发展了高浓度胶结充填（包括膏体泵充填、块石砂浆胶结充填和高水速凝胶结充填）新技术。胶结材料主要可分为硅酸盐水泥类、活性废料为代表的工业废弃物制成的胶结材料类和高水类胶结材料。井下输送工艺分为管路自流输送与泵送工艺两大类。硅酸盐水泥类胶结充填材料在保证管路自流输送的前提下水灰比大大超过水泥固化所需的用水量，导致固化后强度损失严重，且脱水过程中不但导致大量水泥流失，而且固化后沉降严重，体积缩小后仅为充填浆体的50～60%。泵送工艺虽然可大幅度提高充填浓度，但存在工艺复杂，设备磨损严重、能耗指标高等问题。高水速凝复合材料具有较强的固水能力，但材料成本高、且材料对硫铝酸盐水泥熟料质量要求严格，由于硫铝酸盐水泥熟料生产厂家少，一些小厂生产的硫铝酸盐水泥熟料质量不高，导致高水材料性能大幅度下降，材料质量不稳定，制约了该技术的推广应用。

国内现有胶结充填技术还存在成本高、效率低、劳动强度大、充填料输送浓度低、采场脱水污染作业环境等严重弊端。膏体泵送充填技术具有充填质量浓度高和充填效率高的特点，在采场也不需脱水，在国外已获得较为广泛应用，但因其系统基建投资高，充填工艺复杂，在国内的推广应用受到制约。由于尾矿充填的输送浓度一般在70%以下，采场脱水不但流失水泥，而且严重污染井下作业环境。

上述措施虽在一定程度上改善了充填质量，但为确保充填料浆在输送过程不堵管，到达采场后仍有足够的流动性，目前充填料浆实际的水灰比仍大大超出水泥发生水合反应所需的水灰比，导致材料离析，井下溢流水增加、作业环境恶化，漏浆，固化后强度损失严重，且脱水过程中不但导致水泥流失，而且固化后沉降严重，结实率偏低（只有60%）等现象发生，充填成本还有进一步降低的空间。从2008年全年井下充填检测结果的统计分析值，无论是首层充填、矿房充填、还是胶面充填，其3天、28天强度的统计值达到设计值的几率都偏低，而尤以矿房充填的最低，但三种充填均检测到强度远高于设计值的情况。这其中可能有水泥质量（经检测没有质量问题）或用量问题等原因，但主要是充填料浆的水灰比过高造成的，过高的水灰比将导致材料离析，整体强度偏低、个别强度偏高等现象的发生。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供一种泡沫砂浆制备装置