[发明专利]一种废石充填背景下胶结充填接顶处理采空区的技术

说明书

技术领域

一种废石充填背景下胶结充填接顶处理采空区的技术，属于采矿工程技术领域，具体涉及一种胶结充填接顶技术。

背景技术

随着地下开采的进行，形成了大批采空区，作为地下重大危险源，采空区的存在给矿上生产安全带来了极大安全隐患，同时也严重威胁周边居民生活生产及周围环境。伴随采空区暴露时间的延长，稳定性大大折减，将会诱发产生岩石崩落、滑移、地表塌陷等重大地质灾害，因此需要及时进行处理。

充填接顶处理采空区的充填材料一般为废石和/或尾砂与胶凝材料的混合料浆，将这种浆料直接进行充填采空区，如果浆料浓度过低又无密闭墙时，极易产生跑浆现象；而在采空区内建设密闭墙的工程较大，需要的人力物力较多，不容易实现。提高料浆的浓度又将增加从地表输送至采空区的难度，容易堵塞输送管路，且自流性能很差，无法接顶。尤其在尾砂较细的情况下，渗透性能不好，一般全尾砂的渗透系数（K₁₀）只在1.5cm/h左右。需要尽量弥补尾砂渗透性能较小的缺陷。从全尾砂物理性质及粒级组成方面考虑，全尾砂的粒级较细，平均粒径只有0.056mm，不利于尾砂的沉降和渗透，全尾砂不均匀系数α₉₀达到35以上、α₆₀达到14以上，公知当α₉₀小于4~5时，表明颗粒级配比较均匀；α₉₀大于10表明颗粒级配不均匀。全尾砂不均匀系数可知全尾砂属于非常不均匀物料，对于粒度不均匀物料，虽所形成的充填体密度大、压缩性小，但透水性小，对充填脱水非常不利。全尾砂颗粒较细，致使尾砂沉降饱和浓度都较小，不利于尾砂制备高浓度浆体。在低浓度下无密闭墙时，极易产生跑浆现象。

自然脱水形成的全尾砂充填体在受到压力后，沉缩变形比较严重，全尾砂的粒级较细，渗透性能不好，对全尾砂充填接顶会产生不利影响。尤其在保证强度的前提下很难实现充填接顶。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种废石充填背景下胶结充填接顶处理采空区的技术，该方法采空区接顶好，充填时不会跑浆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废石充填背景下胶结充填接顶处理采空区的技术，其特征在于，具体实施步骤为： 

a、铁尾砂和胶固粉按质量比6:1混合并配置成质量浓度在51~52%的充填料浆；利用现有充填管道输送到井下；

b、在井下采空区所在平面添加一套速凝剂添加与搅拌系统；速凝剂添加与搅拌系统包括计量泵和搅拌桶，通过充填管道输送到井下的充填料浆进入搅拌桶，为了缩短凝结时间并减小浆体在管道中流动阻力，同时通过计量泵添加液态铝酸钠速凝剂并控制速凝剂添加比例为胶固粉量的7%； 

c、当搅拌桶内体积达到0.9557m³~1.297m³时，并进行80~100s搅拌后开启渣浆泵将充填料浆通过输送管道输送到采空区前沿上垒建的溢流池；混匀有速凝剂的充填料浆在溢流池中逐渐达到膏体状态以柱塞流方式顺势滑入采空区，进入采空区的浆体在短时间内失去流动性而凝结，从而实现铺底；

d、铺底完成后，上部空区利用灰砂比为1:10~1:12的低灰沙比料浆充填接顶，完成充填。

所述的溢流池为在釆空区前用粘土袋子围造三方设有围墙的长方形地上池，池的底面自前方至釆空区有逐渐下降的坡度，溢流池占地面积为24~36m²。溢流池形状大小根据现场不同因地而异，可进行改动合理设计。添加速凝剂后的充填料浆在溢流池静置一小段时间，其达到的速凝效果更加明显，这样不但可以保证速凝剂的速凝效果，而且能防止从管道流出的料浆直接冲入采空区形成不断的冲击力而造成的速凝效果的破坏。

本发明设计充填系统流量为40m³/h﹑搅拌桶直径1300mm，并且充填管道直径约为80cm，此时搅拌桶内液面高度达到0.72~0.94m时放料。实际应用中面对不同环境的要求可做适当调整，当所需的系统流量越大，设计搅拌时间越长，搅拌桶内液面高度也相应的越高，反之亦然。