[发明专利]一种尾砂膏体充填材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种尾砂膏体充填材料的制备方法，属于充填材料技术领域。本发明通过添加石灰石粉，制备尾砂膏体填充材料，石灰石粉具有良好的填充效应，能使浆体结构致密，改善孔径分布，提高混凝土抗压强度，并且石灰石粉具有低吸附水的特性，与粉煤灰、矿渣等其他活性矿物掺合料相比，在同一掺量下可以明显改善混凝土的可泵送性；本发明通过添加矿渣粉，制备尾砂膏体填充材料，矿渣粉是在矿物提炼过程中在1350℃～1450℃形成的一种熔体处理后得到的工业副产品，是一种优质的混凝土掺合料，矿渣粉具有较高的潜在活性，可以提高拌合物的后期强度，矿渣粉有很高的活性，可以代替部分水泥，降低水化热，抑制碱‑骨料反应，改善混凝土的耐久性能。

技术领域

本发明涉及一种尾砂膏体充填材料的制备方法，属于充填材料技术领域。

背景技术

煤炭开采利用形成的主要环境问题分为三个方面：（1）对土地资源的破坏和占用：煤矿开釆损害土地资源、井下开采造成地表塌陷和矸石山压占；（2）对水资源的破坏和污染：煤炭开采造成导水裂隙对煤系含水层的自然疏干以及人为疏干排水会造成地下水资源破坏和污染；（3）对大气环境的污染：煤矿瓦斯气体的溢出和煤矸石山的自燃。

由于长期大面积的高强度开采，许多矿区地面沉陷灾害严重，部分地区的地下水水位还因开采沉陷而严重下降。平原矿区由于开采沉陷导致土地大面积受淹或盐渍化，山地、丘陵矿区水土流失和土地荒漠化加剧，一些山地、丘陵地区更因为采煤塌陷发生山体滑坡或泥石流等次生地质灾害，给人民的生命财产和生态环境造成了极大破坏。

粗放型煤炭开采引起了严重的矿难灾害、资源浪费和环境破坏等现象，为解决上述煤炭开采和利用过程中造成的一系列环境问题，从源头入手改革传统的煤炭开釆方式，保证在安全高效生产的基础上，又不使釆空区地表产生沉陷，不妨碍人们正常的生产活动，实现煤炭开采利用和环境保护的和谐发展。

充填采煤技术是利用人工充填采空区替代釆出资源支撑上覆岩层，控制上覆岩层断裂的一种采煤方法，它既可采出煤炭资源，又能有效的控制地表沉陷、保护地面建筑及耕地，同时也为“三下”压煤的开采提供了技术支撑，能实现对地表生态环境的保护性开采，是煤炭绿色开采的主要方法之一。在充填开采过程中需要消耗大量充填材料，近年来发展起来的胶结充填新技术，如：废石胶结充填技术、高浓度全尾砂胶结充填技术、膏体充填技术和高水充填技术等，将废石、尾砂、天然砂、煤矸石、粉煤灰等固体废弃物用于配制充填材料，一方面为充填开采提供了物源保障，另一方面也解决了煤矸石和粉煤灰等固体废物堆放引起的一系列环境问题，从源头上实现了对煤矸石和粉煤灰的治理。

为了克服水砂充填存在的一系列不足，发展了膏体充填技术。所谓膏体充填开采是指充填料浆的稠度增高，呈膏状，在采场不脱水，其胶结充填体具有良好的强度特性。膏体充填技术优点较多：质量浓度高，可达80%以上；化学稳定性好，料浆基本上不沉淀、不泌水、不离析，降低凝结前的隔离要求，无需复杂的过滤排水设施，节省了排水费用，降低了矿井水的污染；充填体强度较高；易于接顶，有利于作业安全；充填体压缩率低；在较低流速下也能够正常地泵送，提高了煤矿充填的效率。充填时先把大块矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、胶结料和水等四种物料按比例混合搅拌，制成膏体浆液，再通过泵压或重力作用，经管道运输把膏体浆液输送到井下充填工作面，充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭釆空区空间。

煤矿提出膏体充填开采主要是因为膏体充填材料密实度高，可以取得最好的控制岩层移动效果，最大限度提高煤炭釆出率，其主要目的就是：控制采空区沉陷，解放“三下”压煤，提高煤炭资源采出率，延长矿井服务年限。膏体充填开采技术主要由三部分组成：充填材料、充填系统、充填控制理论，其中充填材料是膏体充填开采技术的核心，它在巷边支护、沿空留巷、地表减沉、“三下”采煤等应用方面都扮演着极其重要的角色，充填材料对充填质量、充填成本以及控制采空区沉陷都有极大影响，是限制充填开采技术发展的关键因素之一。因此，协调好充填材料工作性能和力学性能各指标之间的关系、选择合理的配比并兼顾充填成本对膏体充填开采技术的推广及发展有着重要的意义。