CN117417165A - 一种采空区回填混凝土及混凝土回填系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种采空区回填混凝土，包括以下重量份的原材料组分：水泥105‑130份、粗骨料1800‑2200份、细骨料1150‑1450份、粉煤灰75‑115份、减水剂1.5‑3份、三乙醇胺0.02‑0.05份、水85‑125份；所述水泥采用P0 42.5硅酸盐水泥；所述粗骨料为细度模数为5.75mm‑9.45mm的碎石，细骨料为细度模数为1.25mm‑3.25mm的砂，粗骨料和细骨料使用采矿区开采的废石经过破碎、筛分后形成不同细度模数的碎石和砂；所述粉煤灰颗粒度为20μm‑90μm；所述减水剂采用SM树脂减水剂；所述水使用采矿区的选矿水。使用本发明的回填混凝土替代直接使用矿渣、废土石进行回填采空区，具有更好的强度，防止矿渣、废土石发生沉降，回填效果更好；通过本发明的回填系统集混凝土制备和混凝土回填为一体，提高了采空区回填的效率，节约了时间。

Description

一种采空区回填混凝土及混凝土回填系统
技术领域
本发明涉及矿产开采回填技术领域，具体属于一种采空区回填混凝土及混凝土回填系统。
背景技术
矿产在开采过程中，由于不断地对山体进行爆破挖掘，将矿产开采出来的同时，也形成了较多的采空区，而采空区的存在具有很多安全隐患，由于山体支撑减少，长此以往，山体会逐渐坍塌，危害山上以及上下的动植物和人类活动，工作人员和设备也有掉入采空区的风险，因此采矿结束后，往往需要对采空区进行回填，以避免带来上述危害，目前的回填方法通常是采用矿产开采后留下的矿渣、废土石等废弃物直接回填，然后使用矿渣、废土石等废弃物直接回填，由于矿渣、废土石间隙大，稳定性差，容易发生沉降形成沉降空间，强度低，支撑性差；目前没有对采空区进行回填的混凝土，因此本发明提出一种采空区回填混凝土，且目前采空区在回填时没有专门对采空区进行混凝土回填地系统，降低了采空区回填效率。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种采空区回填混凝土及混凝土回填系统，以解决背景技术中提出的现有采空区没有对采空区进行回填地混凝土，以及没有进行回填地回填系统的技术问题。
为实现上述目的，该发明通过以下技术方案实现：
一种采空区回填混凝土，包括以下重量份的原材料组分：
水泥105-130份、粗骨料1800-2200份、细骨料1150-1450份、粉煤灰75-115份、减水剂1.5-3份、三乙醇胺0.02-0.05份、水85-125份；
所述水泥采用P0 42.5硅酸盐水泥；
所述粗骨料为细度模数为5.75mm-9.45mm的碎石，细骨料为细度模数为1.25mm-3.25mm的砂，粗骨料和细骨料使用采矿区开采的废石经过破碎、筛分后形成不同细度模数的碎石和砂；
所述粉煤灰颗粒度为20μm-90μm；
所述减水剂采用SM树脂减水剂；
所述水使用采矿区的选矿水。
如上所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，包括：
原料制备系统、搅拌机、充填泵、充填管道1；原料制备系统包括水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统；所述水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统分别与搅拌机对接，将混凝土原料添加入搅拌机中进行搅拌，搅拌完成后通过充填泵将混凝土输送至充填管道1中将混凝土输送至矿井充填面。
优选的，所述水泥输送系统包括装有水泥的水泥仓、螺旋输送机、电子皮带秤，水泥仓中的水泥由螺旋输送机输送至电子皮带秤进行称重，称取对应比例的水泥后倒入搅拌机中。
优选的，所述骨料制备系统包括废石仓、变频振动给料机、颚式破碎机、圆锥破碎机、立轴式冲击破碎机、带式输送机、分级振动筛；变频振动给料机将废石仓中的废石输送至颚式破碎机进行初次破碎，破碎后的碎石由带式输送机输送至分级振动筛进行筛分，将符合粗骨料细度模数的碎石由带式输送机输送至粗骨料仓储存，然后由电子皮带秤称取对应比例的粗骨料加入搅拌机中，不符合细度模数的碎石由带式输送机输送至圆锥破碎机进一步粉碎后再输送至分级振动筛进行筛分；
将通过圆锥破碎机粉碎的碎石输送至立轴式冲击破碎机进一步粉碎后经过带式输送机输送至分级振动筛筛分出符合细骨料细度模数的细骨料，然后输送至细骨料仓储存，由电子皮带秤称取对应比例的细骨料加入搅拌机中，不符合细骨料细度模数的砂石传输会立轴式冲击破碎机再次粉碎后输送至分级振动筛进筛分。
优选的，所述粉煤灰包括装有粉煤灰的粉煤灰仓、螺旋输送机，螺旋输送机将粉煤灰仓中的粉煤灰输送至电子皮带秤上称取对应比例的粉煤灰倒入搅拌机中。
优选的，所述选矿水输送系统包括储存有选矿水的水池、水泵、水表，水泵将水池的选矿水抽出经过水表后加入搅拌机中，水表记录抽取的水量，根据所需比例的水控制加入搅拌机中的选矿水。
优选的，所述添加剂添加系统包括储存有减水剂的减水剂储存罐和三乙醇胺储存罐，减水剂和三乙醇胺分别通过输液泵输送至搅拌机中。
优选的，所述充填管道1侧壁均匀设置有分流管道2。
本发明的有益效果是：使用本发明的回填混凝土替代直接使用矿渣、废土石进行回填采空区，具有更好的强度，防止矿渣、废土石发生沉降，回填效果更好；且直接采用采矿区废石为原料制备本混凝土，取材方便，节约资源，回填效率更高。
通过本发明的回填系统集混凝土制备和混凝土回填为一体，提高了采空区回填的效率，节约了时间。
附图说明
图1是本发明所述回填混凝土的回填系统的流程图。
图2是所述充填管道1的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员的理解。
实施例1
本发明提供一种采空区回填混凝土，包括以下重量份的原材料组分：
水泥115份、粗骨料1950份、细骨料1250份、粉煤灰95份、减水剂2份、三乙醇胺0.03份、水105份；
所述水泥采用P0 42.5硅酸盐水泥；
所述粗骨料为细度模数为6.75mm-9.45mm的碎石，细骨料为细度模数为2.25mm-3.25mm的砂，粗骨料和细骨料使用采矿区开采的废石经过破碎、筛分后形成不同细度模数的碎石和砂；
所述粉煤灰颗粒度为30μm-80μm；
所述减水剂采用SM树脂减水剂；SM减水剂掺量为水泥质量的0.5％～2.0％，其减水率为15％～27％，混凝土3d强度提高30％～100％，28d强度可提高20％～30％。能有效提升回填混凝土的强度，增加混凝土对矿井的支撑性。所述三乙醇胺能加快混凝土的凝固，从而快速提升混凝土的强度。
所述水使用采矿区的选矿水。选矿水的回收利用制备方法为：选矿水与尾矿浆一起被排入尾矿池；S1，混凝沉淀，向选矿水中加入明矾（30mg/L）、聚丙烯酰胺PAM（0.2mg/L）进行混凝沉淀，混凝沉淀静置时间30min；S2，吸附，向尾矿池中加入粉末活性炭进行吸附净化；S3，取尾矿池上清液作为该混凝土用水。
如图1-2所示，使用上述回填混凝土对采空区进行回填的回填系统及回填步骤，包括：
原料制备系统、搅拌机、充填泵、充填管道1；原料制备系统包括水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统；所述水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统分别与搅拌机对接，将混凝土原料添加入搅拌机中进行搅拌，搅拌完成后通过充填泵将混凝土输送至充填管道1中将混凝土输送至矿井充填面。
所述水泥输送系统包括装有水泥的水泥仓、螺旋输送机、电子皮带秤，水泥仓中的水泥由螺旋输送机输送至电子皮带秤进行称重，称取115份比例的水泥后倒入搅拌机中。
所述骨料制备系统包括废石仓、变频振动给料机、颚式破碎机、圆锥破碎机、立轴式冲击破碎机、带式输送机、分级振动筛；变频振动给料机将废石仓中的废石输送至颚式破碎机进行初次破碎，破碎后的碎石由带式输送机输送至分级振动筛进行筛分，将符合粗骨料细度模数的碎石由带式输送机输送至粗骨料仓储存，然后由电子皮带秤称取1950份比例的粗骨料加入搅拌机中等待搅拌，不符合细度模数的碎石由带式输送机输送至圆锥破碎机进一步粉碎后再输送至分级振动筛进行筛分；
将通过圆锥破碎机粉碎的碎石输送至立轴式冲击破碎机进一步粉碎后经过带式输送机输送至分级振动筛筛分出符合细骨料细度模数的细骨料，然后输送至细骨料仓储存，由电子皮带秤称取1250份比例的细骨料加入搅拌机中，不符合细骨料细度模数的砂石传输至立轴式冲击破碎机再次粉碎后输送至分级振动筛进筛分。
所述粉煤灰包括装有粉煤灰的粉煤灰仓、螺旋输送机，螺旋输送机将粉煤灰仓中的粉煤灰输送至电子皮带秤上称取95份比例的粉煤灰倒入搅拌机中等待搅拌。
所述选矿水输送系统包括储存有选矿水的水池、水泵、水表，水泵将水池中经过净化的的选矿水上清液抽出经过水表后加入搅拌机中，水表记录抽取的水量，抽取105份比例的水加入搅拌机中。
所述添加剂添加系统包括储存有减水剂的减水剂储存罐和三乙醇胺储存罐，分别通过输液泵输送2份的减水剂以及0.03份的三乙醇胺至搅拌机中。
待全部原料添加完成后启动搅拌机，充分搅拌均匀后形成混凝土，将搅拌机中的混凝土倒入充填泵中，充填泵将混凝土推入充填管道1中，沿充填管道1输入矿井中将矿井回填满，所述充填管道1侧壁均匀设置有分流管道2，混凝土可以沿充填管道1和分流管道2逐渐将矿井填满，防止充填管道1只有一个出料口时，随着混凝土的增多，出料口被堵塞，压力变大，增加充填的难度。
实施例2
本发明提供一种采空区回填混凝土，包括以下重量份的原材料组分：
水泥120份、粗骨料2050份、细骨料1345份、粉煤灰85份、减水剂2.5份、三乙醇胺0.04份、水115份；
所述水泥采用P0 42.5硅酸盐水泥；
所述粗骨料为细度模数为5.75mm-8.45mm的碎石，细骨料为细度模数为2.25mm-3.25mm的砂，粗骨料和细骨料使用采矿区开采的废石经过破碎、筛分后形成不同细度模数的碎石和砂；
所述粉煤灰颗粒度为40μm-90μm；
所述减水剂采用SM树脂减水剂；SM减水剂掺量为水泥质量的0.5％～2.0％，其减水率为15％～27％，混凝土3d强度提高30％～100％，28d强度可提高20％～30％。能有效提升回填混凝土的强度，增加混凝土对矿井的支撑性。所述三乙醇胺能加快混凝土的凝固，从而快速提升混凝土的强度。
所述水使用采矿区的选矿水。选矿水的回收利用制备方法为：选矿水与尾矿浆一起被排入尾矿池；S1，混凝沉淀，向选矿水中加入明矾（30mg/L）、聚丙烯酰胺PAM（0.2mg/L）进行混凝沉淀，混凝沉淀静置时间30min；S2，吸附，向尾矿池中加入粉末活性炭进行吸附净化；S3，取尾矿池上清液作为该混凝土用水。
如图1-2所示，使用上述回填混凝土对采空区进行回填的回填系统及回填步骤，包括：
原料制备系统、搅拌机、充填泵、充填管道1；原料制备系统包括水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统；所述水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统分别与搅拌机对接，将混凝土原料添加入搅拌机中进行搅拌，搅拌完成后通过充填泵将混凝土输送至充填管道1中将混凝土输送至矿井充填面。
所述水泥输送系统包括装有水泥的水泥仓、螺旋输送机、电子皮带秤，水泥仓中的水泥由螺旋输送机输送至电子皮带秤进行称重，称取120份比例的水泥后倒入搅拌机中。
所述骨料制备系统包括废石仓、变频振动给料机、颚式破碎机、圆锥破碎机、立轴式冲击破碎机、带式输送机、分级振动筛；变频振动给料机将废石仓中的废石输送至颚式破碎机进行初次破碎，破碎后的碎石由带式输送机输送至分级振动筛进行筛分，将符合粗骨料细度模数的碎石由带式输送机输送至粗骨料仓储存，然后由电子皮带秤称取2050份比例的粗骨料加入搅拌机中等待搅拌，不符合细度模数的碎石由带式输送机输送至圆锥破碎机进一步粉碎后再输送至分级振动筛进行筛分；
将通过圆锥破碎机粉碎的碎石输送至立轴式冲击破碎机进一步粉碎后经过带式输送机输送至分级振动筛筛分出符合细骨料细度模数的细骨料，然后输送至细骨料仓储存，由电子皮带秤称取1345份比例的细骨料加入搅拌机中，不符合细骨料细度模数的砂石传输至立轴式冲击破碎机再次粉碎后输送至分级振动筛进筛分。
所述粉煤灰包括装有粉煤灰的粉煤灰仓、螺旋输送机，螺旋输送机将粉煤灰仓中的粉煤灰输送至电子皮带秤上称取85份比例的粉煤灰倒入搅拌机中等待搅拌。
所述选矿水输送系统包括储存有选矿水的水池、水泵、水表，水泵将水池中经过净化的的选矿水上清液抽出经过水表后加入搅拌机中，水表记录抽取的水量，抽取115份比例的水加入搅拌机中。
所述添加剂添加系统包括储存有减水剂的减水剂储存罐和三乙醇胺储存罐，分别通过输液泵输送2.5份的减水剂以及0.04份的三乙醇胺至搅拌机中。
待全部原料添加完成后启动搅拌机，充分搅拌均匀后形成混凝土，将搅拌机中的混凝土倒入充填泵中，充填泵将混凝土推入充填管道1中，沿充填管道1输入矿井中将矿井回填满。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种采空区回填混凝土，其特征在于：包括以下重量份的原材料组分：
水泥105-130份、粗骨料1800-2200份、细骨料1150-1450份、粉煤灰75-115份、减水剂1.5-3份、三乙醇胺0.02-0.05份、水85-125份；
所述水泥采用P0 42.5硅酸盐水泥；
所述粗骨料为细度模数为5.75mm-9.45mm的碎石，细骨料为细度模数为1.25mm-3.25mm的砂，粗骨料和细骨料使用采矿区开采的废石经过破碎、筛分后形成不同细度模数的碎石和砂；
所述粉煤灰颗粒度为20μm-90μm；
所述减水剂采用SM树脂减水剂；
所述水使用采矿区的选矿水。
2.如权利要求1所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：包括：
原料制备系统、搅拌机、充填泵、充填管道1；原料制备系统包括水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统；所述水泥输送系统、骨料制备系统、粉煤灰输送系统、选矿水输送系统、添加剂添加系统分别与搅拌机对接，将混凝土原料添加入搅拌机中进行搅拌，搅拌完成后通过充填泵将混凝土输送至充填管道1中将混凝土输送至矿井充填面。
3.如权利要求2所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述水泥输送系统包括装有水泥的水泥仓、螺旋输送机、电子皮带秤，水泥仓中的水泥由螺旋输送机输送至电子皮带秤进行称重，称取对应比例的水泥后倒入搅拌机中。
4.如权利要求3所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述骨料制备系统包括废石仓、变频振动给料机、颚式破碎机、圆锥破碎机、立轴式冲击破碎机、带式输送机、分级振动筛；变频振动给料机将废石仓中的废石输送至颚式破碎机进行初次破碎，破碎后的碎石由带式输送机输送至分级振动筛进行筛分，将符合粗骨料细度模数的碎石由带式输送机输送至粗骨料仓储存，然后由电子皮带秤称取对应比例的粗骨料加入搅拌机中，不符合细度模数的碎石由带式输送机输送至圆锥破碎机进一步粉碎后再输送至分级振动筛进行筛分；
将通过圆锥破碎机粉碎的碎石输送至立轴式冲击破碎机进一步粉碎后经过带式输送机输送至分级振动筛筛分出符合细骨料细度模数的细骨料，然后输送至细骨料仓储存，由电子皮带秤称取对应比例的细骨料加入搅拌机中，不符合细骨料细度模数的砂石传输会立轴式冲击破碎机再次粉碎后输送至分级振动筛进筛分。
5.如权利要求4所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述粉煤灰包括装有粉煤灰的粉煤灰仓、螺旋输送机，螺旋输送机将粉煤灰仓中的粉煤灰输送至电子皮带秤上称取对应比例的粉煤灰倒入搅拌机中。
6.如权利要求2-5任一项所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述选矿水输送系统包括储存有选矿水的水池、水泵、水表，水泵将水池的选矿水抽出经过水表后加入搅拌机中，水表记录抽取的水量，根据所需比例的水控制加入搅拌机中的选矿水。
7.如权利要求6所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述添加剂添加系统包括储存有减水剂的减水剂储存罐和三乙醇胺储存罐，减水剂和三乙醇胺分别通过输液泵输送至搅拌机中。
8.如权利要求2所述的一种采空区回填混凝土的回填系统，其特征在于：所述充填管道1侧壁均匀设置有分流管道2。
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