CN105481314A - 利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料及其制备和填充方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾450～500Kg和煤矸石400～450Kg；细骨料：粉煤灰350～400Kg和胶结料：200～250Kg；外加剂：速凝剂6.0～12.5Kg和减水剂2.0～7.5Kg；矿井水550～630Kg。本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，利用建筑垃圾、煤矸石等废弃物制备出可泵性好、泌水率和分层度低、凝结时间短，强度和稳定性高，成本低的似膏体充填材料。本发明还提供了上述利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备和充填方法。

Description

利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料及其制备和填充方法
技术领域
本发明属于矿用膏体技术领域,尤其是涉及一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料及其制备和填充方法。
背景技术
我国城市化进程不断加速，随之而来的是城市垃圾的剧增。据不完全统计，城市垃圾中建筑垃圾占到了30％～40％，而且建筑垃圾每年以500～600吨每万平方米的速度不断增长，按照这个速度，我国到2030年建筑垃圾总量将达到200多亿吨，数量相当惊人。而目前我国对建筑垃圾的处理方式主要有露天堆放、填埋、路基填料和制砖。这些处理方式或者占用大量的土地资源，对我国当地的生态环境造成严重的破坏，或者处理成本过高，产品单一，不能够满足市场的需求，回收利用率低，资源化利用技术水平相对落后，不能形成规模化效应，缺乏新技术、新工艺。因此，如何将建筑垃圾资源化再利用是亟待解决的一大难题。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，按照目前的煤矿生产条件，煤炭开采过程中的煤矸石排放量大约为原煤的15％左右；煤炭洗选加工过程中煤矸石排放量大约为原煤入洗量的15～20％。据不完全统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿吨，规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万hm2，其中长期自燃的矸石山达到389座，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿吨的速度增加，煤矸石和粉煤灰占工业固体废弃物总量的50％，居全国所有工业部门之首，如果不对这些废弃的矸石山进行处理必将会影响我国煤矿的长期发展。
据统计，我国采矿业每年占用和破坏的土地约达3.4万hm2，其中仅煤炭开采每年形成的地面塌陷就约达3.0万hm2，累计已达50万hm2。我国人均耕地面积仅是世界人均耕地面积的1/4，而目前土地损害如此严重，必须引起人们的足够重视。
综上所述，我国的煤矿要想可持续发展就必须处理好这二个问题：一是废弃的煤矸石的再利用问题；二是最大程度的减少开采损害对周围环境的破坏。
因此，发明一种能将城市建筑垃圾、废弃煤矸石、电厂粉煤灰和矿排水资源化再利用，经济环保的充填材料及其制备方法十分必要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料。本发明另一目的是提供上述利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，该方法为城市建筑垃圾资源化提供一种新方法，以实现城市建筑垃圾、废弃煤矸石、电厂粉煤灰和矿排水资源化再利用，提高它们的资源化效率，从而达到降低充填成本、保护当地生态环境的目的。本发明另外还提供了上述利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的填充方法。
本发明采用的技术方案是：
一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾450～500Kg和煤矸石400～450Kg；细骨料：粉煤灰350～400Kg和胶结料：200～250Kg；外加剂：速凝剂6.0～12.5Kg和减水剂2.0～7.5Kg；矿井水550～630Kg。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述建筑垃圾为由于建筑施工、装修和拆除所产生的经过二级破碎后粒径小于20mm废混凝土块、废砂石、废砖瓦、废石材、陶瓷碎片和废瓷砖，粒径为16mm～20mm的占1～5％，粒径为13.5mm～16mm的占1～5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10～15％，粒径为5mm～9.5mm的占20～25％，粒径为1mm～5mm的占25～35％，粒径为0.3mm～1mm的占10～15％，粒径为0.1mm～0.3mm的占5～10％，粒径为0.075mm～0.1mm的占1～5％，0～0.075mm的占1～5％。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述煤矸石为经过二级破碎后粒径小于20mm的原煤矿矸石山废料，粒径为16mm～20mm的占2～5％，粒径为13.5mm～16mm的占3～5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占5～10％，粒径为5mm～9.5mm的占18～22％，粒径为1mm～5mm的占30～35％，粒径为0.3mm～1mm的占15～20％，粒径为0.1mm～0.3mm的占10～15％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2～5％，0～0.075mm的占4～10％。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述建筑垃圾的粒径为16mm～20mm的占4.32％，粒径为13.5mm～16mm的占3.66％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10.82％，粒径为5mm～9.5mm的占21.51％，粒径为1mm～5mm的占29.05％，粒径为0.3mm～1mm的占14.89％，粒径为0.1mm～0.3mm的占8.76％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2.34％，0～0.075mm的占4.65％。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述粉煤灰为电厂二级或三级粉煤灰。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述胶结料为32.5或42.5级的普通硅酸盐水泥。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述速凝剂为硫铝酸盐速凝剂，主要成分为硫酸铝和铝酸钠。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其中，所述减水剂为JS-N1型萘磺酸盐减水剂，所述矿井水为矿井排水。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)原料预处理：先将所述煤矸石和所述建筑垃圾分别经过除铁器一和除铁器二，然后分别通过鄂式破碎机一和鄂式破碎机二对所述煤矸石和所述建筑垃圾进行初次破碎，出料粒径分别控制在60～90mm，用振动筛一和振动筛二分别对初级破碎后的所述煤矸石和所述建筑垃圾进行筛分，粒径大于20～mm的部分煤矸石和建筑垃圾分别通过二级破碎机一和二级破碎机二进行二级破碎，使处理以后的所述建筑垃圾和所述煤矸石的粒径全部小于20mm，二级破碎后的所述煤矸石和所述建筑垃圾分别通过分级振动筛，然后分别按照粒径分级规格，根据设计比例配合使用；
(b)物料进料仓储存：将步骤(a)中颗粒级配调配好的所述煤矸石和所述建筑垃圾分别贮存于封闭式的粗骨料仓一和粗骨料仓二；分别将所述粉煤灰和所述胶结料过标准筛，将所述粉煤灰和所述胶结料分别贮存于封闭式的细骨料仓一和细骨料仓二，所述矿井水来自矿井排水系统，贮存在蓄水池内；
(c)称量：将步骤(b)中所述煤矸石、粉煤灰、胶结料和建筑垃圾的卸料口同时打开，通过螺旋给料机一、螺旋给料机二、螺旋给料机三和螺旋给料机四分别向称量斗一、称量斗二、称量斗三和称量斗五中加料，所述矿井水则通过水泵从蓄水池向称量斗四内供水计量，分别从所述称量斗一、称量斗二、称量斗三、称量斗四和称量斗五出来的所述煤矸石、粉煤灰、胶结料、矿井水和建筑垃圾直接进入地面搅拌机中均匀混合得到料浆质量浓度为72～74％的似膏体充填材料。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，包括以下步骤：
(一)地面搅拌和泵送：按配比准备原料，将各原料快速投入地面搅拌机内，开启地面搅拌机，调节地面搅拌机的速度和方向，先慢速搅拌5～10s，之后顺时针快速搅拌30～40s，再逆时针快速搅拌30～40s，共搅拌70～90s，搅拌完成后，打开所述地面搅拌机的放料口，所述放料口的安装位置高于地面充填泵的料浆斗的进料口，待所述似膏体充填材料完全进入地面充填泵的料浆斗后，关闭地面搅拌机的放料口，所述似膏体充填材料在地面充填泵的冲压之下，通过充填管路进入设置于回采工作面顺槽的顺槽搅拌机；
(二)工作面顺槽二次搅拌和泵送：待所述似膏体充填材料完全进入所述顺槽搅拌机后，将通过电子称按照配比称量好的外加剂槽中的外加剂注入所述顺槽搅拌机中，开启所述顺槽搅拌机快速搅拌40～50s后打开放料口，所述似膏体充填材料进入顺槽充填泵的料浆斗，在所述顺槽充填泵的加压下，将所述似膏体充填材料输送到采空区，泵送时间为10～12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，利用建筑垃圾、煤矸石等废弃物制备出可泵性好、泌水率和分层度低、凝结时间短，强度和稳定性高，成本低的似膏体充填材料。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，对建筑垃圾和煤矸石进行了二级破碎，颗粒级配更加严格和科学。
本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，采用地面与井下双搅拌、双泵送的似膏体充填的方法，使充填材料混合更加均匀，反应更加充分，泵送压力和速度提升，充填效率提高，且外加剂通过井下顺槽搅拌机注入，一方面延长了泵送时间，可使泵送时间延长至10～12h，不会堵管；另一方面避免了在充填管路喷口处注入外加剂，外加剂不能均匀混合，且反应也不充分，影响充填质量的弊端。
附图说明
图1为本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法的流程图；
图2为本发明所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法的流程图。
图中：1、地面搅拌机，2、地面充填泵，3、充填管路，4、工作面顺槽，5、顺槽搅拌机，6、顺槽充填泵，7、末端喷头，8、回风顺槽，9、充填隔离墙，10、采空区充填体，11、回采工作面，12、外加剂槽，13、电子称。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，每1m3的所述充填材料由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾500Kg和煤矸石450Kg，细骨料：粉煤灰400Kg和胶结料250Kg，外加剂：速凝剂12.5Kg和减水剂7.5Kg，矿井水630Kg。
所述建筑垃圾为由于建筑施工、装修和拆除所产生的经过二级破碎后粒径小于20mm的废混凝土块、废砂石、废砖瓦、废石材、陶瓷碎片和废瓷砖，其中，粒径为16mm～20mm的占4.32％，粒径为13.5mm～16mm的占3.66％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10.82％，粒径为5mm～9.5mm的占21.51％，粒径为1mm～5mm的占29.05％，粒径为0.3mm～1mm的占14.89％，粒径为0.1mm～0.3mm的占8.76％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2.34％，0～0.075mm的占4.65％；
所述煤矸石为经过二级破碎后粒径小于20mm的原煤矿矸石山废料，其中，粒径为16mm～20mm的占2.68％，粒径为13.5mm～16mm的占3.74％，粒径为9.5mm～13.5mm的占9.82％，粒径为5mm～9.5mm的占21.07％，粒径为1mm～5mm的占30.54％，粒径为0.3mm～1mm的占15.13％，粒径为0.1mm～0.3mm的占10.17％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2.8％，0～0.075mm的占4.05％；
所述粉煤灰为电厂三级粉煤灰，所述胶结料为42.5级的普通硅酸盐水泥，所述速凝剂为硫铝酸盐速凝剂；所述减水剂为JS-N1型萘磺酸盐减水剂(购自湘潭高新区林盛化学有限公司)；所述矿井水为矿井排水。
如图1所示，本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)原料预处理：用皮带运输，先将煤矸石和建筑垃圾分别经过除铁器一和除铁器二，然后分别通过鄂式破碎机一和鄂式破碎机二对煤矸石和建筑垃圾进行初次破碎，出料粒径分别控制在60～90mm，用振动筛一和振动筛二分别对初级破碎后的煤矸石和建筑垃圾进行筛分，粒径大于20mm的部分煤矸石和建筑垃圾分别通过二级破碎机一和二级破碎机二进行二级破碎，使处理以后建筑垃圾和煤矸石的粒径全部小于20mm，二级破碎后的煤矸石和建筑垃圾分别通过分级振动筛，然后分别按照粒径分级规格，根据设计比例配合使用；
(b)物料进料仓储存：将步骤(a)中颗粒级配调配好的煤矸石和建筑垃圾分别贮存于封闭式的粗骨料仓一和粗骨料仓二；分别将粉煤灰和胶结料过标准筛，以防其中有结块，影响充填料质量，将粉煤灰和胶结料分别贮存于封闭式的细骨料仓一和细骨料仓二，矿井水来自矿井排水系统，贮存在蓄水池内；
(c)称量：将步骤(b)中所述煤矸石、粉煤灰、胶结料和建筑垃圾的卸料口同时打开，通过螺旋给料机一、螺旋给料机二、螺旋给料机三和螺旋给料机四分别向称量斗一、称量斗二、称量斗三和称量斗五中加料，矿井水则通过水泵从蓄水池向称量斗四内供水计量，达到设计值即停止计量；称重仪表将物料重量检测值与物料设定值进行比较，并通过电磁阀和气缸控制料仓门的开关，分别从称量斗一、称量斗二、称量斗三、称量斗四和称量斗五出来的煤矸石、粉煤灰、胶结料、矿井水和建筑垃圾直接进入地面搅拌机1中均匀混合，得到质量浓度为72～74％的似膏体充填材料。
如图2所示，本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，包括以下步骤：
(一)地面搅拌和泵送：将地面搅拌机1打开空转2～3min后关闭，打开地面搅拌机1的进料口同时关闭地面搅拌机1的放料口，将称好的各种物料快速投入地面搅拌机1内，投料完成后开启地面搅拌机1，调节地面搅拌机1的速度和方向，先慢速搅拌10s，之后顺时针快速搅拌40s，再逆时针快速搅拌40s，共搅拌90s，目的是为了使胶结料能够跟粉煤灰、煤矸石和建筑垃圾充分结合反应；搅拌完成后，打开地面搅拌机1的放料口，所述放料口的安装位置应该高于地面充填泵2的料浆斗的进料口，这样似膏体充填材料从地面搅拌机1出来之后，依靠自身重力流入地面充填泵2的料浆斗，待似膏体充填材料完全进入地面充填泵2的料浆斗后，关闭地面搅拌机1的放料口，这样似膏体充填材料在地面充填泵2的冲压之下，通过充填管路3进入设置于回采工作面顺槽4的顺槽搅拌机5，回采工作面顺槽4一般为轨道顺槽；
(二)工作面顺槽二次搅拌和泵送：待似膏体充填材料完全进入顺槽搅拌机5后，将通过电子称13按照配比称量好的外加剂槽12中的外加剂注入顺槽搅拌机5中，开启顺槽搅拌机5快速搅拌50s后打开其放料口，似膏体充填材料进入顺槽充填泵6的料浆斗，在顺槽充填泵6的加压下，通过穿过充填隔离墙9的若干末端喷头7将似膏体充填材料输送到采空区10，泵送时间为12h。
待充填完毕后，取部分充填材料进行实验室检测，测其凝结时间、塌落度、分层度及泌水率并作好记录。共进行三组实验且每组试验浇注3个试块，试块的规格为(150.0×150.0×150.0)mm3。脱模后在恒温养护箱内进行养护，养护温度为22℃，湿度为85％。分别养护28d，到规定龄期后，将大试块脱模，运用试验试样加工设备(磨石机(型号为AHM-200)；切割机(型号为DQ-4))对大模块进行取芯和打磨。由于岩石力学试验规范规定标准岩样为50mm*100mm的圆柱形，本次采用50mm钻头(内径50mm。即取得的岩芯直径为50mm)取芯，最后利用YAW-400型压力试验机测定其单轴抗压强度，每组实验结果取平均值如下表1。
表1实施例1中充填材料性能评价表
实施例2
一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，每1m3的所述充填材料由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾475Kg和煤矸石425Kg；细骨料：粉煤灰375Kg和胶结料225Kg；外加剂：速凝剂9.5Kg和减水剂5.5Kg；矿井水630Kg。
所述建筑垃圾的为由于建筑施工、装修和拆除所产生的经过二级破碎后粒径小于20mm废混凝土块、废砂石、废砖瓦、废石材、陶瓷碎片和废瓷砖，其中，粒径为16mm～20mm的占5％，粒径为13.5mm～16mm的占2％，粒径为9.5mm～13.5mm的占15％，粒径为5mm～9.5mm的占25％，粒径为1mm～5mm的占25％，粒径为0.3mm～1mm的占15％，粒径为0.1mm～0.3mm的占6％，粒径为0.075mm～0.1mm的占5％，0～0.075mm的占2％；
所述煤矸石为经过二级破碎后粒径小于20mm的原煤矿矸石山废料，其中，粒径为16mm～20mm的占2％，粒径为13.5mm～16mm的占5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占5％，粒径为5mm～9.5mm的占22％，粒径为1mm～5mm的占35％，粒径为0.3mm～1mm的占15％，粒径为0.1mm～0.3mm的占10％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2％，0～0.075mm的占4％。
所述粉煤灰为电厂三级粉煤灰，所述胶结料为42.5级的普通硅酸盐水泥，所述速凝剂为硫铝酸盐速凝剂；所述减水剂为萘磺酸盐系减水剂M17；矿井水为矿井排水。
本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，同实施例1。
如图2所示，本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，包括以下步骤：
(一)地面搅拌和泵送：将地面搅拌机1打开空转2～3min后关闭，打开地面搅拌机1的进料口同时关闭地面搅拌机1的放料口，将称好的各种物料快速投入地面搅拌机1内，投料完成后开启地面搅拌机1，调节地面搅拌机1的速度和方向，先慢速搅拌5s，之后顺时针快速搅拌30s，再逆时针快速搅拌35s，共搅拌70s，搅拌完成后，打开地面搅拌机1的放料口，所述放料口的安装位置应该高于地面充填泵2的料浆斗的进料口，待似膏体充填材料完全进入地面充填泵2的料浆斗后，关闭地面搅拌机1的放料口，似膏体充填材料在地面充填泵2的冲压之下，通过充填管路3进入设置于回采工作面顺槽4的顺槽搅拌机5，回采工作面顺槽4一般为轨道顺槽；
(二)工作面顺槽二次搅拌和泵送：待似膏体充填材料完全进入顺槽搅拌机5后，将通过电子称13按照配比称量好的外加剂槽12中的外加剂注入顺槽搅拌机5中，开启顺槽搅拌机5快速搅拌40s后打开其放料口，似膏体充填材料进入顺槽充填泵6的料浆斗，在顺槽充填泵6的加压下，通过穿过充填隔离墙9的若干末端喷头7将似膏体充填材料输送到采空区10，泵送时间为10h。
待充填完毕后，取部分充填材料进行实验室检测，实验方法如实施例1所示。实验结果取平均值如下表2。
表2实施例2中充填材料性能评价表
实施例3
一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，每1m3的所述充填材料由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾450Kg和煤矸石400Kg；细骨料：粉煤灰350Kg和胶结料：200Kg；外加剂：速凝剂6.0Kg和减水剂2.0Kg；矿井水550Kg。
所述建筑垃圾为由于建筑施工、装修和拆除所产生的经过二级破碎后粒径小于20mm废混凝土块、废砂石、废砖瓦、废石材、陶瓷碎片和废瓷砖，其中，粒径为16mm～20mm的占1％，粒径为13.5mm～16mm的占5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10％，粒径为5mm～9.5mm的占20％，粒径为1mm～5mm的占35％，粒径为0.3mm～1mm的占10％，粒径为0.1mm～0.3mm的占10％，粒径为0.075mm～0.1mm的占4％，0～0.075mm的占5％。
所述煤矸石为经过二级破碎后粒径小于20mm的原煤矿矸石山废料，其中，粒径为16mm～20mm的占5％，粒径为13.5mm～16mm的占3％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10％，粒径为5mm～9.5mm的占18％，粒径为1mm～5mm的占30％，粒径为0.3mm～1mm的占20％，粒径为0.1mm～0.3mm的占15％，粒径为0.075mm～0.1mm的占5％，0～0.075mm的占4％。
所述粉煤灰为电厂三级粉煤灰，所述胶结料为32.5级的普通硅酸盐水泥，所述速凝剂为硫铝酸盐速凝剂；所述减水剂为萘磺酸盐系减水剂M17；矿井水为矿井排水。
本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，同实施例1。
本实施例所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，同实施例1。
待充填完毕后，取部分充填材料进行实验室检测，实验方法如实施例1所示。实验结果取平均值如下表3。
表3实施例3中充填材料性能评价表
通过表1，表2和表3检测数据显示，本发明充填材料各项技术指标如下：
该充填材料表观密度1400～1600Kg，凝结时间2.5～4h，塌落度18～23cm，泌水率1.0～2.5％，分层度15～25mm，单轴抗压强度0.5～0.85MPa(8h)，3.2～4.7MPa(28d)，可泵送时间10～12h。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征在于：由以下质量的各原料组成：粗骨料：建筑垃圾450～500Kg和煤矸石400～450Kg；细骨料：粉煤灰350～400Kg和胶结料：200～250Kg；外加剂：速凝剂6.0～12.5Kg和减水剂2.0～7.5Kg；矿井水550～630Kg。
2.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾的的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述建筑垃圾为由于建筑施工、装修和拆除所产生的经过二级破碎后粒径小于20mm废混凝土块、废砂石、废砖瓦、废石材、陶瓷碎片和废瓷砖，粒径为16mm～20mm的占1～5％，粒径为13.5mm～16mm的占1～5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10～15％，粒径为5mm～9.5mm的占20～25％，粒径为1mm～5mm的占25～35％，粒径为0.3mm～1mm的占10～15％，粒径为0.1mm～0.3mm的占5～10％，粒径为0.075mm～0.1mm的占1～5％，0～0.075mm的占1～5％。
3.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述煤矸石为经过二级破碎后粒径小于20mm的原煤矿矸石山废料，粒径为16mm～20mm的占2～5％，粒径为13.5mm～16mm的占3～5％，粒径为9.5mm～13.5mm的占5～10％，粒径为5mm～9.5mm的占18～22％，粒径为1mm～5mm的占30～35％，粒径为0.3mm～1mm的占15～20％，粒径为0.1mm～0.3mm的占10～15％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2～5％，0～0.075mm的占4～10％。
4.根据权利要求2所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述建筑垃圾的粒径为16mm～20mm的占4.32％，粒径为13.5mm～16mm的占3.66％，粒径为9.5mm～13.5mm的占10.82％，粒径为5mm～9.5mm的占21.51％，粒径为1mm～5mm的占29.05％，粒径为0.3mm～1mm的占14.89％，粒径为0.1mm～0.3mm的占8.76％，粒径为0.075mm～0.1mm的占2.34％，0～0.075mm的占4.65％。
5.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述粉煤灰为电厂二级或三级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述胶结料为32.5或42.5级的普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述速凝剂为硫铝酸盐速凝剂，主要成分为硫酸铝和铝酸钠。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料，其特征是在于：所述减水剂为JS-N1型萘磺酸盐减水剂，所述矿井水为矿井排水。
9.权利要求1-8任意一项所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)原料预处理：先将所述煤矸石和所述建筑垃圾分别经过除铁器一和除铁器二，然后分别通过鄂式破碎机一和鄂式破碎机二对所述煤矸石和所述建筑垃圾进行初次破碎，出料粒径分别控制在60～90mm，用振动筛一和振动筛二分别对初级破碎后的所述煤矸石和所述建筑垃圾进行筛分，粒径大于20～mm的部分煤矸石和建筑垃圾分别通过二级破碎机一和二级破碎机二进行二级破碎，使处理以后的所述建筑垃圾和所述煤矸石的粒径全部小于20mm，二级破碎后的所述煤矸石和所述建筑垃圾分别通过分级振动筛，然后分别按照粒径分级规格，根据设计比例配合使用；
(b)物料进料仓储存：将步骤(a)中颗粒级配调配好的所述煤矸石和所述建筑垃圾分别贮存于封闭式的粗骨料仓一和粗骨料仓二；分别将所述粉煤灰和所述胶结料过标准筛，将所述粉煤灰和所述胶结料分别贮存于封闭式的细骨料仓一和细骨料仓二，所述矿井水来自矿井排水系统，贮存在蓄水池内；
(c)称量：将步骤(b)中所述煤矸石、粉煤灰、胶结料和建筑垃圾的卸料口同时打开，通过螺旋给料机一、螺旋给料机二、螺旋给料机三和螺旋给料机四分别向称量斗一、称量斗二、称量斗三和称量斗五中加料，所述矿井水则通过水泵从蓄水池向称量斗四内供水计量，分别从所述称量斗一、称量斗二、称量斗三和称量斗五出来的所述煤矸石、粉煤灰、胶结料和建筑垃圾直接进入地面搅拌机中均匀混合得到质量浓度为72～74％的似膏体充填材料。
10.权利要求1-8任意一项所述的利用建筑垃圾的煤矿似膏体充填材料的充填方法，包括以下步骤：
(一)地面搅拌和泵送：按配比准备原料，将各原料快速投入地面搅拌机(1)内，开启地面搅拌机(1)，调节地面搅拌机(1)的速度和方向，先慢速搅拌5～10s，之后顺时针快速搅拌30～40s，再逆时针快速搅拌30～40s，共搅拌70～90s，搅拌完成后，打开地面搅拌机(1)的放料口，所述放料口的安装位置高于地面充填泵(2)的料浆斗的进料口，待所述似膏体充填材料完全进入地面充填泵(2)的料浆斗后，关闭地面搅拌机(1)的放料口，所述似膏体充填材料在地面充填泵(2)的冲压之下，通过充填管路(3)进入设置于回采工作面顺槽(4)的顺槽搅拌机(5)；
(二)工作面顺槽二次搅拌和泵送：待所述似膏体充填材料完全进入所述顺槽搅拌机(5)后，将通过电子称(13)按照配比称量好的外加剂槽(12)中的外加剂注入所述顺槽搅拌机(5)中，开启所述顺槽搅拌机(5)快速搅拌40～50s后打开放料口，所述似膏体充填材料进入顺槽充填泵(6)的料浆斗，在所述顺槽充填泵(6)的加压下，将似膏体充填材料输送到采空区(10)，泵送时间为10～12h。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106021807A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 中煤科工集团唐山研究院有限公司 分级破碎机三维动态设计方法
CN106014476A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 河海大学 一种覆岩离层注浆工艺及装置
CN106116312A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种利用磁化矿井水制备沿空留巷混凝土的方法
CN106529000A (zh) * 2016-10-28 2017-03-22 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法
CN106866067A (zh) * 2017-01-20 2017-06-20 河南理工大学 一种掺合锗废渣的井下充填材料的生产线和生产方法
CN107285702A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆
CN107352907A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用充填料浆的制备方法
CN108117338A (zh) * 2017-12-28 2018-06-05 太原理工大学 一种利用废弃烧结砖制备煤矿充填膏体的方法
CN108222938A (zh) * 2018-02-07 2018-06-29 西安科技大学 一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法
CN110228990A (zh) * 2019-07-08 2019-09-13 山东大学 一种全固废高流态似膏体充填材料的制备方法
CN111320430A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 天地科技股份有限公司 一种用于矿山充填开采的膏体充填材料
CN111689753A (zh) * 2020-06-29 2020-09-22 河北充填采矿技术有限公司 一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法
CN112521119A (zh) * 2020-12-22 2021-03-19 安徽理工大学 一种煤基固废充填膏体的制备方法及充填系统
CN112608061A (zh) * 2020-12-18 2021-04-06 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 煤矿膏体充填用速凝剂组合物及其制备方法和应用
CN112897963A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 河北充填采矿技术有限公司 工业固废基无机膏体充填材料、制备方法及快速填充方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101555107A (zh) * 2009-02-19 2009-10-14 赤峰西拉沐沦(集团)公格营子煤业有限公司 煤矿胶结充填工艺技术
CN102211916A (zh) * 2011-03-25 2011-10-12 长安大学 利用风积沙和工业固体废弃物制备的膏体充填材料组合物
CN102337925A (zh) * 2011-08-31 2012-02-01 山东科技大学 一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法
CN102491690A (zh) * 2011-12-08 2012-06-13 河南理工大学 一种煤巷高冒区充填材料
CN102765914A (zh) * 2012-07-13 2012-11-07 徐庆旭 一种建筑垃圾免烧砖或砌块及其制备方法
CN103449837A (zh) * 2013-08-10 2013-12-18 安徽理工大学 一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法
CN103626435A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 山东固安特新材料科技股份有限公司 一种煤岩体用无机充填密闭材料
CN104086216A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 武汉理工大学 一种利用多元固体废弃物的生态充填材料及其制备、应用方法
CN104671720A (zh) * 2015-03-12 2015-06-03 北京元泰达环保建材科技有限责任公司 使用建筑垃圾和煤矸石制造的道路填筑材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101555107A (zh) * 2009-02-19 2009-10-14 赤峰西拉沐沦(集团)公格营子煤业有限公司 煤矿胶结充填工艺技术
CN102211916A (zh) * 2011-03-25 2011-10-12 长安大学 利用风积沙和工业固体废弃物制备的膏体充填材料组合物
CN102337925A (zh) * 2011-08-31 2012-02-01 山东科技大学 一种用于综采放顶煤无煤柱开采巷道扩帮充填支护方法
CN102491690A (zh) * 2011-12-08 2012-06-13 河南理工大学 一种煤巷高冒区充填材料
CN102765914A (zh) * 2012-07-13 2012-11-07 徐庆旭 一种建筑垃圾免烧砖或砌块及其制备方法
CN103626435A (zh) * 2012-08-24 2014-03-12 山东固安特新材料科技股份有限公司 一种煤岩体用无机充填密闭材料
CN103449837A (zh) * 2013-08-10 2013-12-18 安徽理工大学 一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法
CN104086216A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 武汉理工大学 一种利用多元固体废弃物的生态充填材料及其制备、应用方法
CN104671720A (zh) * 2015-03-12 2015-06-03 北京元泰达环保建材科技有限责任公司 使用建筑垃圾和煤矸石制造的道路填筑材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张浩强等: "城市建筑垃圾膏体充填性能研究", 《矿业研究与开发》 *
王新民等: "基于磁化水的建筑垃圾深井充填新技术", 《中国矿业大学学报》 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106014476A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 河海大学 一种覆岩离层注浆工艺及装置
CN106021807B (zh) * 2016-06-07 2019-08-16 中煤科工集团唐山研究院有限公司 分级破碎机三维动态设计方法
CN106021807A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 中煤科工集团唐山研究院有限公司 分级破碎机三维动态设计方法
CN106116312A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种利用磁化矿井水制备沿空留巷混凝土的方法
CN106529000A (zh) * 2016-10-28 2017-03-22 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法
CN106529000B (zh) * 2016-10-28 2020-03-20 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 一种矿山膏体充填协同处置污染土壤的方法
CN106866067A (zh) * 2017-01-20 2017-06-20 河南理工大学 一种掺合锗废渣的井下充填材料的生产线和生产方法
CN106866067B (zh) * 2017-01-20 2020-12-04 河南理工大学 一种掺合锗废渣的井下充填材料的生产线和生产方法
CN107352907B (zh) * 2017-07-28 2020-10-09 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用充填料浆的制备方法
CN107352907A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用充填料浆的制备方法
CN107285702A (zh) * 2017-07-28 2017-10-24 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用掺杂废弃混凝土骨料的充填料浆
CN108117338A (zh) * 2017-12-28 2018-06-05 太原理工大学 一种利用废弃烧结砖制备煤矿充填膏体的方法
CN108222938A (zh) * 2018-02-07 2018-06-29 西安科技大学 一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法
CN108222938B (zh) * 2018-02-07 2020-01-03 西安科技大学 一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法
CN110228990A (zh) * 2019-07-08 2019-09-13 山东大学 一种全固废高流态似膏体充填材料的制备方法
CN111320430A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 天地科技股份有限公司 一种用于矿山充填开采的膏体充填材料
CN111689753A (zh) * 2020-06-29 2020-09-22 河北充填采矿技术有限公司 一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法
CN112608061A (zh) * 2020-12-18 2021-04-06 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 煤矿膏体充填用速凝剂组合物及其制备方法和应用
CN112608061B (zh) * 2020-12-18 2022-08-09 徐州中矿大贝克福尔科技股份有限公司 煤矿膏体充填用速凝剂组合物及其制备方法和应用
CN112521119A (zh) * 2020-12-22 2021-03-19 安徽理工大学 一种煤基固废充填膏体的制备方法及充填系统
CN112897963A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 河北充填采矿技术有限公司 工业固废基无机膏体充填材料、制备方法及快速填充方法

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