CN117128031A - 大粒径矸石流态化充填料浆配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、选择破碎成品矸石、水泥、外加剂和水作为原料；步骤2、对步骤1中的矸石进行破碎并确定矸石粒径；步骤3、调整矸石流态化充填料浆中各原料的掺量的质量比；步骤4、进行配置矸石流态化料浆。本发明提高充填料浆中矸石掺量，尽可能减少灰料掺量，同时满足长距离泵送要求及冒落采空区扩散需求。
Description
技术领域
本发明属于煤矿充填开采及固废处理方法技术领域，具体涉及大粒径矸石流态化充填料浆配置方法。
背景技术
煤矿采煤工作面生产及掘进工作面会产生大量矸石，矿井矸石露天排放，矸石处理费用高，且综放工作面井下可利用的回填空间有限，而原有的膏体、似膏体和高浓度胶结充填等充填料浆矸石掺量较低，处理矸石效率低，需要一种强度要求相对较低，矸石处理效率较高，且满足长距离泵送要求及冒落采空区扩散需求的料浆，提高矸石处理能力，满足煤矿发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，能够高效处理煤矿矸石固废。
本发明所采用的技术方案是：大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、选择破碎成品矸石、水泥、外加剂和水作为原料；
步骤2、对步骤1中的矸石进行破碎并确定矸石粒径；
步骤3、调整矸石流态化充填料浆中各原料的掺量的质量比；
步骤4、进行配置矸石流态化料浆。
本发明的特点还在于，
步骤2中矸石破碎后得到50％-55％质量比矸石的粒径为0mm-1mm和45％-50％质量比矸石的粒径为1mm-3mm的成品矸石。
步骤1中的外加剂选用硅酸镁铝。
步骤3中粒径0mm-1mm矸石质量占比为34％-39％，粒径1mm-3mm矸石质量占比为36％-41％，水泥质量占比为2％-5％，水的质量占比为22％-25％，外加剂质量占0mm-1mm粒径矸石与水泥质量之和的8‰-15‰。
步骤4具体为：按比例粒径级配要求准备矸石骨料，按配比要求准备水泥和水，根据矸石和水泥计算外加剂的掺量，配置外加剂溶液，定量矸石、水泥和水混合搅拌，然后添加外加剂溶液再进行搅拌。
外加剂的质量为0mm-1mm粒径矸石的质量与水泥质量之和的8％-15％，外加剂水溶液的浓度为10％。
步骤4中将一定粒径级配矸石和水泥按设计比例混合后，加入水进行充分搅拌，搅拌均匀之后加入配置好的外加剂水溶液进行二次搅拌，充分搅拌后即得。
本发明的有益效果是：本发明大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，提高充填料浆中矸石掺量，尽可能减少灰料掺量，同时满足长距离泵送要求及冒落采空区扩散需求，大幅度提高了料浆中矸石的质量比，通过合理配置矸石粒径减缓骨料沉降速率，提高充填料浆远距离管道输送性能，合理设计料浆辅料掺量及浓度，确保料浆在冒落采空区的扩散能力，提高矸石处理能力。
附图说明
图1是本发明大粒径矸石流态化充填料浆配置方法中矸石流态化料浆的配置流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、选择破碎成品矸石、水泥、外加剂和水作为原料；
步骤2、对所述步骤1中的矸石进行破碎并确定矸石粒径；
步骤3、调整矸石流态化充填料浆中各原料的掺量的质量比；
步骤4、进行配置矸石流态化料浆。
实施例1
步骤2中矸石破碎后得到50％-55％质量比矸石的粒径为0mm-1mm和45％-50％质量比矸石的粒径为1mm-3mm的成品矸石。不用矿井矸石品质存在一定的差异，配置料浆使用的成品矸石最大粒径不大于3mm且大于0mm，粒径级配可以在一定范围内进行调整。
步骤1中的外加剂选用硅酸镁铝，添加的主要目的为增加料浆的黏度，减缓料浆中矸石骨料的沉降速率，提高料浆的管输性能。
步骤3中粒径0mm-1mm矸石质量占比为34％-39％，粒径1mm-3mm矸石质量占比为36％-41％，水泥质量占比为2％-5％，水的质量占比为22％-25％，外加剂质量占0mm-1mm粒径矸石与水泥质量之和的8‰-15‰。
实施例2
步骤4具体为：按比例粒径级配要求准备矸石骨料，按配比要求准备水泥和水，根据矸石和水泥计算外加剂的掺量，配置外加剂溶液，定量矸石、水泥和水混合搅拌，然后添加外加剂溶液再进行搅拌。
外加剂的质量为0mm-1mm粒径矸石的质量与水泥质量之和的8％-15％，外加剂水溶液的浓度为10％。外加剂质量＝(0mm-1mm粒径矸石的质量+水泥质量)×8％～15％，由于添加剂掺量较少，为确保添加剂能与料浆充分混合，需要将外加剂提前与一定量的水配置成10％的水溶液，最后将外加剂以水溶液的形态添加进矸石流态化料浆中进行充分搅拌。
步骤4中将一定粒径级配矸石和水泥按设计比例混合后，加入水进行充分搅拌，搅拌均匀之后加入配置好的外加剂水溶液进行二次搅拌，充分搅拌后即得。
实施例3
大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，结合某矿配置1m3矸石流态化充填料浆实际步骤进行说明，该充填料浆密度为1860kg/m3，具体按照以下步骤实施：
步骤1：将矸石破碎至3mm以下，对破碎矸石进行筛分控制矸石粒径级配，确保成品矸石中0mm-1mm粒径质量占比50％，1mm-3mm粒径质量占比50％，充填料浆中成品矸石质量比为75％，称量成品矸石1395kg作为骨料；
步骤2：充填料浆中水泥质量比为3％，称量55.8kg的PO32.5水泥作为胶结料；
步骤3：称量(1395×50％+55.8)kg×10‰＝7.533kg的硅酸镁铝作为外加剂，将7.533kg硅酸镁铝缓慢倒入67.8kg水中，边倒边搅拌，将硅酸镁铝配置成10％浓度的水溶液，水溶液总质量为75.33kg；
步骤4：矸石流态化料浆中水的质量比为22％，由于外加剂水溶液中含有67.8kg水，故实际称量水的质量为1860×22％-67.8＝341.4kg；
步骤5：将1395kg成品矸石、55.8kg水泥、341.4kg水混合进行一次搅拌，搅拌均匀后立即加入75.33kg浓度为10％的硅酸镁铝水溶液进行二次搅拌，充分搅拌后制备完成矸石流态化充填料浆。
本发明大粒径矸石流态化充填料浆配置方法制备的矸石流态化充填料浆属于宾汉姆体，屈服应力为14.0Pa，黏度为1.30Pa·s，流动性良好，满足现场2000m长管路输送，在冒落采空区有良好的扩散性能，充填料浆中矸石掺量达75％，相比与膏体、似膏体料浆提高了25％左右，大幅度提高了矸石的处理能力，有效解决现阶段煤矿固废处置问题。
本发明料浆配比使用的矸石骨料存在一定的差异性，矸石粒径级配需要在设计范围内进行适当调整，矸石流态化充填料浆可以结合矸石流态化冒落采空区充填技术实现矸石流态化料浆长距离输送，滞后采煤工作面实现随采随充，不影响工作面正常推进，高效利用新老采空区冒落空间，提高矸石等固体废弃物的处理能力，促进绿色矿山的建设。
Claims (7)
1.大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、选择破碎成品矸石、水泥、外加剂和水作为原料；
步骤2、对所述步骤1中的矸石进行破碎并确定矸石粒径；
步骤3、调整矸石流态化充填料浆中各原料的掺量的质量比；
步骤4、进行配置矸石流态化料浆。
2.如权利要求1所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述步骤2中矸石破碎后得到50％-55％质量比矸石的粒径为0mm-1mm和45％-50％质量比矸石的粒径为1mm-3mm的成品矸石。
3.如权利要求1所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述步骤1中的外加剂选用硅酸镁铝。
4.如权利要求1所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述步骤3中粒径0mm-1mm矸石质量占比为34％-39％，粒径1mm-3mm矸石质量占比为36％-41％，水泥质量占比为2％-5％，水的质量占比为22％-25％，外加剂质量占0mm-1mm粒径矸石与水泥质量之和的8‰-15‰。
5.如权利要求1所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述步骤4具体为：按比例粒径级配要求准备矸石骨料，按配比要求准备水泥和水，根据矸石和水泥计算外加剂的掺量，配置外加剂溶液，定量矸石、水泥和水混合搅拌，然后添加外加剂溶液再进行搅拌。
6.如权利要求5所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述外加剂的质量为0mm-1mm粒径矸石的质量与水泥质量之和的8％-15％，外加剂水溶液的浓度为10％。
7.如权利要求5所述的大粒径矸石流态化充填料浆配置方法，其特征在于，所述步骤4中将一定粒径级配矸石和水泥按设计比例混合后，加入水进行充分搅拌，搅拌均匀之后加入配置好的外加剂水溶液进行二次搅拌，充分搅拌后即得。
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