CN105690559A - 一种可以节约胶结剂用量的充填体制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，将低温水通过管道输送到清水池里，再将清水池里的低温水输送到加热源，加热到60至80摄氏度，可以利用矿山深部开采而随之带来的梯度地热。将充填材料的骨料、配料、胶结剂和高温水同时进行称料，充分搅拌60秒以上制成良好膏体浆液，通过充填泵向井下输送。采用升温的方式系统地作用于充填体，在减少胶结剂的用量的前提下增加其初始温度，获得具有相同力学强度的充填体，从而降低矿山企业的充填成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶结充填技术，尤其涉及一种可以节约胶结剂用量的充填体制备方法。
背景技术
地下开采在获得有用的矿物资源的同时，也产生了大量的固体废弃物和地下采空区。尾矿的地表堆积不仅会污染当地的生态环境，而且尾矿库的存在还是一个安全隐患；地下采空区将会引起矿区地表变形、塌陷，严重威胁地表建筑物的安全。充填采矿技术旨在利用堆存在地表的矿山固体废弃物来充填开采后留下的采空区。这一技术不仅能够有效改善矿区地表环境，还能有效缓解甚至解决矿区地表塌陷问题。
采矿充填技术经历了从干式充填到最初为不含胶结剂的水砂充填，发展到如今的胶结充填。胶结充填一般采用以碎石、河沙或尾砂或戈壁集料为骨料，与水泥或石灰类胶结材料混合搅拌形成浆体或膏体，以管道泵送或重力自流方式输送到充填区的充填方法。目前胶结充填在世界各国的矿山企业，尤其是矿业发达的国家得到广泛应用，它所带来的安全效益及环境效益不可估量，但应用充填采矿技术的工业成本较高。在充填体制备原料中最贵的莫过于胶结剂，而且胶结剂必须使用，否则无法保证充填体凝固硬化后的力学强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以节约胶结剂用量的充填体制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，包括步骤：
加热低温水：将低温水通过管道输送到清水池里，再将清水池里的低温水输送到加热源，加热到60至80摄氏度；
称料：将充填材料的骨料、配料、胶结剂和高温水同时进行称料，所述骨料通过给料机向其称量斗加料，达到称重值后停止给料机，随后将称量好的骨料通过骨料上料带式输送机全部输送到充填楼里的骨料缓冲斗中，所述配料和胶结剂通过螺旋输送机向各自称量斗中加料，达到设计值则停止对应的螺旋输送机，开启供水泵向水称量斗供高温水计量，达到设计值即关闭供水泵；
投料：在搅拌机处于空机状态下，同时打开骨料缓冲卸料闸阀、配料卸料闸阀、胶结剂称料斗卸料闸阀、水称料斗卸料闸阀和管道泵，将称好的充填材料快速投入搅拌机内，投料完成后即关闭各称量斗和骨料缓冲斗闸门；
搅拌：充分搅拌60秒以上制成良好膏体浆液；
泵送：将搅拌机放料口打开，将搅拌好的膏体浆液放入料浆缓冲斗中，通过充填泵向井下输送。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，采用升温的方式系统地作用于充填体，在减少胶结剂的用量的前提下增加其初始温度，获得具有相同力学强度的充填体，从而降低矿山企业的充填成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法的流程示意图。
图2为本发明实施例的一种现场配置示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其较佳的具体实施方式如图1所示：
包括步骤：
加热低温水：将低温水通过管道输送到清水池里，再将清水池里的低温水输送到加热源，加热到60至80摄氏度；
称料：将充填材料的骨料、配料、胶结剂和高温水同时进行称料，所述骨料通过给料机向其称量斗加料，达到称重值后停止给料机，随后将称量好的骨料通过骨料上料带式输送机全部输送到充填楼里的骨料缓冲斗中，所述配料和胶结剂通过螺旋输送机向各自称量斗中加料，达到设计值则停止对应的螺旋输送机，开启供水泵向水称量斗供高温水计量，达到设计值即关闭供水泵；
投料：在搅拌机处于空机状态下，同时打开骨料缓冲卸料闸阀、配料卸料闸阀、胶结剂称料斗卸料闸阀、水称料斗卸料闸阀和管道泵，将称好的充填材料快速投入搅拌机内，投料完成后即关闭各称量斗和骨料缓冲斗闸门；
搅拌：充分搅拌60秒以上制成良好膏体浆液；
泵送：将搅拌机放料口打开，将搅拌好的膏体浆液放入料浆缓冲斗中，通过充填泵向井下输送。
所述水称量斗为全封闭式，外壳由两层钢板组成，两层钢板间抽气成真空状态。
所述搅拌机由两层钢板组成，中间抽气成真空。
所述加热源为地下高温岩体。
首先向所述地下高温岩体掘进两条竖井，一条用来输入低温水，另一条用来抽取高温水，并在水力压力的作用下使高温岩体中裂缝起裂和扩展。
所述在水力压力的作用下使高温岩体中裂缝起裂和扩展的过程是：
首先，使用压裂设备将水注入高温岩体，当注入流体的速度大于流体在地层中扩散速度时，注入岩体内的压力将升高，当注入压力超过岩石破裂强度时将引起地层热岩开裂产生裂缝；
然后，将支撑剂注入裂缝中，支撑剂能使裂缝在停注后长期保持不完全闭合状态，使岩体具备良好渗透性。
本发明的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，采用升温的方式系统地作用于充填体，在减少胶结剂的用量的前提下增加其初始温度，获得具有相同力学强度的充填体，从而降低矿山企业的充填成本。
本发明中用于制备充填体的水可以是自来水、河流水，特殊情况还可以是井下废水。井下废水需要进行取样试验，测定其酸碱性、不溶物含量、氯含量、可溶物含量是否符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)，之后利用中和沉淀法、硫化沉淀法、微生物法等进行处理。这几类水通过管道输送到清水池里，再将清水池里的低温水输送到加热炉，加热到60至80摄氏度。可以利用矿山深部开采而随之带来的梯度地热。不但升高了水温，提升了充填体的初始温度，还可以降低矿井深部温度，为矿工的安全提供保证。
具体实施例：
如图2所示，在一些矿区中，地下深处的涌水最高温度可达73.5摄氏度，高温不仅影响了矿山的生产效率，还会引起湿疹和其他危害，威胁矿工的安全。本例利用地热来提升水温，具体步骤如下：
加热低温水。掘进两条竖井，一条用来输入低温水，另一条用来抽取高温水。为使低温水与高温岩体进行充分的热交换，还要使用水力压裂，即在水力压力的作用下使高温岩体中裂缝起裂和扩展。具体过程是：首先使用压裂设备将液注入高温岩体，当注入流体的速度大于流体在地层中扩散速度时，注入岩体内的压力将升高。当注入压力超过岩石破裂强度时将引起地层热岩开裂产生裂缝。然后在适当的时候将支撑剂注入裂缝中，支撑剂能使裂缝在停注后长期保持不完全闭合状态，使岩体具备良好渗透性。利用抽水机将热岩里的高温水抽出至地表加热炉中储存。
称料。四种充填材料同时进行。其中，煤矸石通过给料机向其称量斗加料，达到称重值后停止给料机，随后将称量好的煤矸石通过骨料上料带式输送机全部输送到充填楼里骨料缓冲斗中。粉煤灰、水泥则通过螺旋输送机向各自称量斗中加料，达到设计值则停止对应的螺旋输送机。开启供水泵，向水称量斗提供抽出的高温水，达到设计值即关闭供水泵。水称量斗为全封闭式，外壳由两层钢板组成，两层钢板间抽气成真空状态。
投料。确定搅拌机放料口关闭，搅拌机处于空机状态下，同时打开煤矸石缓冲卸料闸阀、粉煤灰卸料闸阀、水泥称料斗卸料闸阀、水称量斗卸料闸阀和管道泵，将称好的四种充填材料快速投入搅拌机内。投料完成后即关闭各称量斗和骨料缓冲斗闸门。搅拌机亦由两层钢板组成，中间抽气成真空，使其具有保温效果。
搅拌。由于胶结剂用量减少，需要充分搅拌才能制成良好膏体浆液，每次搅拌时间为60秒。
当搅拌时间达到60s,将搅拌机放料口打开，将搅拌好的膏体浆液放入料将缓冲斗中，通过充填泵向井下输送。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，包括步骤：
加热低温水：将低温水通过管道输送到清水池里，再将清水池里的低温水输送到加热源，加热到60至80摄氏度；
称料：将充填材料的骨料、配料、胶结剂和高温水同时进行称料，所述骨料通过给料机向其称量斗加料，达到称重值后停止给料机，随后将称量好的骨料通过骨料上料带式输送机全部输送到充填楼里的骨料缓冲斗中，所述配料和胶结剂通过螺旋输送机向各自称量斗中加料，达到设计值则停止对应的螺旋输送机，开启供水泵向水称量斗供高温水计量，达到设计值即关闭供水泵；
投料：在搅拌机处于空机状态下，同时打开骨料缓冲卸料闸阀、配料卸料闸阀、胶结剂称料斗卸料闸阀、水称料斗卸料闸阀和管道泵，将称好的充填材料快速投入搅拌机内，投料完成后即关闭各称量斗和骨料缓冲斗闸门；
搅拌：充分搅拌60秒以上制成良好膏体浆液；
泵送：将搅拌机放料口打开，将搅拌好的膏体浆液放入料浆缓冲斗中，通过充填泵向井下输送。
2.根据权利要求1所述的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，所述水称量斗为全封闭式，外壳由两层钢板组成，两层钢板间抽气成真空状态。
3.根据权利要求2所述的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，所述搅拌机由两层钢板组成，中间抽气成真空。
4.根据权利要求1、2或3所述的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，所述加热源为地下高温岩体。
5.根据权利要求4所述的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，首先向所述地下高温岩体掘进两条竖井，一条用来输入低温水，另一条用来抽取高温水，并在水力压力的作用下使高温岩体中裂缝起裂和扩展。
6.根据权利要求5所述的可以节约胶结剂用量的充填体制备方法，其特征在于，所述在水力压力的作用下使高温岩体中裂缝起裂和扩展的过程是：
首先，使用压裂设备将水注入高温岩体，当注入流体的速度大于流体在地层中扩散速度时，注入岩体内的压力将升高，当注入压力超过岩石破裂强度时将引起地层热岩开裂产生裂缝；
然后，将支撑剂注入裂缝中，支撑剂能使裂缝在停注后长期保持不完全闭合状态，使岩体具备良好渗透性。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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