[发明专利]一种煤矿采空区充填的方法

说明书

技术领域

    本发明属于矿山采空区充填技术领域，涉及一种煤矿采空区充填的方法，具体涉及一种以废石、粉煤灰及尾矿为充填原料的采空区充填的方法。

背景技术

矿山采空区是采矿后留下的地下空区，如果不进行充填，会造成地面塌陷，带来危险。煤矿井下充填采空区可以减少地面下沉，消除不安全因素。充填开采就是在井下或地面充填材料将采空区充填起来，达到控制地表沉陷，提高煤炭资源的开采率。当前煤矿采空区充填的主要材料是矸石，另外还有煤粉灰和钢渣（冶金渣）。

矸石作为煤矿采空区主要充填材料应用最为广泛，使用量也最大，一些煤矿堆积多年的矸石山被充分利用。矸石的广泛利用，造成矸石资源匮乏。此外煤矸石可用作水泥原料、建筑材料、混凝土轻骨架等。钢渣由于其成分波动较大，迟迟未能规模化应用，如用钢渣作煤矿采空区充填材料还需进行改良，使用受到限制。因此，探索一种煤矿采空区新型充填材料势在必行。

    探索煤矿采空区新型充填材料和方法，提高充填体强度，明显改善充填体的物理学性质，有效控制地压，提高充填作用效果，减少井下环境污染也是一项迫切的任务。新型充填材料既要满足工艺要求，又要达到控制顶板所需强度，同时要求材料来源广泛、生产成本低廉。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿采空区充填的方法，以解决煤矿采空区充填材料匮乏问题，扩大充填材料来源，降低填充生产成本，增强充填体的强度，提高填充效果和采空区的安全性。

本发明煤矿采空区充填的方法，充填材料在混合器混合后运送到投料孔，经投料孔、井下缓冲装置，送入井下料仓，然后由井下运输系统运送至各充填点填充。充填材料为废石与粉煤灰的混合料，废石和粉煤灰的质量比为1：0.2～0.3，或废石、尾矿和粉煤灰的混合料，废石、尾矿和粉煤灰的质量比为1：0.6～0.8：0.2～0.4。废石为粒度小于25mm的废石。

粒度小于25mm废石的制备过程为：

⑴废石料经A振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机到混合器，粒度≥25mm的废石到破碎机破碎。

⑵破碎机破碎后的废石经经B振动筛筛分，筛出的粒度＜25mm的废石经输送机到混合器，粒度≥25mm的废石返回破碎机入口。

⑶粒度＜25mm的废石在混合器与粉煤灰或与粉煤灰和尾矿按比例混合混合后到投料孔。

废石为剥离的覆土、围岩及不含工业价值的脉石或原矿经过粉碎、干选后产生的废石。尾矿为铁矿石经过磨粉和磁选后产生的矿渣。粉煤灰为从燃煤锅炉排放烟气中捕集下来的细粉。煤燃烧后形成粉煤灰，被烟气带出炉膛。井下料仓设有满仓报警装置和料仓清理设备。

尾矿化学成分中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强度高。尾矿替代矸石作煤矿采空区充填材料充填体强度高。粉煤灰是一种似火山灰质混合材料，当粉煤灰与水共存时能生成具有水硬胶凝性能的化合物，是增加强度和耐久性的材料。我国黑色金属矿山每年排放的废石尾矿约6.2亿吨，有色金属矿山每年排出的废石尾矿约11500万吨，由于排放量庞大，不仅影响到矿产资源的充分利用，而且危害环境，最明显的是对土地的破坏。废石的堆积和尾矿坝的构筑，不仅侵占大面积农田、土地，而且严重污染水源和土壤，若堆放的废石尾矿管理不善，还有可能发生重大事故，如废石堆自燃、尾矿坝滑坡等。尾矿和废石替代煤矸石用作煤矿采空区充填材料，不仅扩大了煤矿采空区充填材料，还可为国家节约大量农田和土地，有利于环境、水资源和土壤的保护。

本发明煤矿采空区充填的方法，利用废石和粉煤灰或废石、粉煤灰和尾矿作充填原料按比例混合后经过充填系统到煤矿采空区的充填点充填，解决了煤矿采空区充填料匮乏的问题，扩大了充填原料来源，降低充填生产成本。用废石、煤粉灰及尾矿作充填材料，充填后充填体的强度高，不发生化学反应变性，不会对地下水造成污染。用粒度小于25mm废石作主要充填原料，流动性能较好，能够满足管道输送要求。通过废石制备系统制备粒度小于25mm的废石，流程简单，设备费用低，易于实施。

附图说明

图1为本发明煤矿采空区充填的流程示意图；

图2粒度小于25mm废石制备流程示意图。

其中：

1—投料孔、2—井下缓冲装置、3—井下料仓、4—井下运输系统、5—充填点、6—满仓报警装置、7—料仓清理设备、8—A振动筛、9—破碎机、10—B振动筛、11—输送机、12—混合器、13—阀门。