[发明专利]利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体及其胶结充填的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿床的充填材料及方法，特别是一种利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体，该充填膏体特别适用于对钾石盐或光卤石矿床采用地下开采方式形成的采空区进行充填；本发明还涉及用前述充填膏体进行胶结充填的方法。

背景技术

现有技术中主要有两类充填方式，一是盐类矿床开采形成的采空区利用液体进行充填，其材料主要为饱和卤水；二是金属非金属矿床采用地下开采方式采矿形成的采空区一般都采用尾砂胶结充填。

利用饱和卤水充填采空区的方式一般只适用于水溶开采的盐类矿床。盐类矿床采用水溶开采时，在开采后的溶洞内充入饱和卤水对顶板起到支撑作用，保护地表防止地面塌陷。但是当盐类矿床采用地下开采形式时井下有大量人员、设备，再用方法把大量卤水充入井下对开采作业势必形成安全隐患。另外空区内注入大量卤水会跟矿柱发生作用进而软化矿柱，降低矿柱强度，不利于井下空区的稳定性。因此该充填方法用在地下开采的钾盐类矿床的采空区可行性不大。

在金属非金属矿山地下开采大多采用高浓度的尾砂胶结充填，较高浓度的尾砂与水泥或其他胶结材料混合后通过泵送至采空区进行充填，尾砂与胶结材料凝固后形成稳定的充填体。在盐类矿床的开采中由于尾矿主要为NaCl和MgCl2 ，而这些材料的特性决定了其不能与水泥等一般胶结形成稳固的充填体。如采用沙、石等作为充填材料胶结充填虽然可以形成稳固的充填体而满足充填要求，但是盐类矿石加工出来的大量尾盐只能堆存在地面，不仅占用大量土地且会对环境造成不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的原料配制合理、胶结效果好的利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种利用上述充填膏体进行胶结充填的方法，该方法工艺更为合理、安全环保。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种利用盐类矿床开采尾盐的充填膏体，其特点是：

它以钾石盐或光卤石矿石经选矿加工后的尾盐为充填基材；

充填基材的主要成分为NaCl和MgCl₂，以半水石膏CaSO₄·?H₂O为胶结材料；所述的半水石膏与充填基材中MgCl₂·6H₂O的质量比为0.90~1.00：1；NaCl作为凝固充填基材的骨料按需要添加，通过NaCl的加入量调节充填材料的浓度；

充填基材与胶结材料在90~180℃下混合搅拌后形成质量浓度为81%~88%的膏体。

本发明所要解决的技术问题还可以通以下的技术方案来进一步实现。以上所述的充填膏体，其特点是：所述的NaCl为破碎、磨矿后筛分出来的大颗粒盐或者浮选尾矿中所含NaCl，并通过蒸发脱水后得到NaCl固体；所述的MgCl₂ 为尾矿通过蒸发脱水后得到的水氯镁石MgCl₂·6H₂O。

本发明所要解决的技术问题还可以通以下的技术方案来进一步实现。以上所述的充填膏体，其特点是：充填基材与胶结材料在90~135℃下混合搅拌后形成质量浓度为81%~88%的膏体；进一步优选在90~100℃下混合搅拌后形成质量浓度为81%~88%的膏体。

本发明所要解决的技术问题还可以通以下的技术方案来进一步实现。以上所述的充填膏体，其特点是：所述的半水石膏与充填基材中MgCl₂·6H₂O的质量比为0.95：1；

本发明所要解决的技术问题还可以通以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种利用上述技术方案所述的充填膏体进行胶结充填的方法，其特点是，其步骤如下：

（1）先在地面将尾盐NaCl和MgCl₂·6H₂O加热到135～180℃，将MgCl₂·6H₂O分解为MgCl₂·2H₂O和H₂O，然后输送到搅拌槽；

（2）胶结材料半水石膏CaSO₄·?H₂O是通过对天然石膏 CaSO₄·2H₂O  在107℃～170℃的温度下通过回转窑装置煅炼而成；将胶结材料输送到搅拌槽后与MgCl₂·2H₂O、NaCl混合，通过搅拌形成均匀的充填膏体，浓度为81%~88%；