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】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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】
[0007] 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。
[0008] 本发明采用的技术方案是：
[0009] -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。
[0010] 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1_ ~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~0.1臟的占1~5%，0~0 · 075臟的占1~5% 〇
[0011] 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1謹~5謹的占30~35 %，粒径为0 · 3mm~1mm的占15~20 %，粒径为0 · 1mm~ 0.3臟的占10~15%，粒径为0·075mm~0.1臟的占2~5%，0~0·075臟的占4~10%。
[0012] 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%。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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：
[0018] (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；
[0019] (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；
[0020] (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栗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。
[0021] 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：
[0022] ( - )地面搅拌和栗送: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栗的料浆斗的进料口，待所述似膏体充填材料完 全进入地面充填栗的料浆斗后，关闭地面搅拌机的放料口，所述似膏体充填材料在地面充 填栗的冲压之下，通过充填管路进入设置于回采工作面顺槽的顺槽搅拌机；
[0023] (二)工作面顺槽二次搅拌和栗送: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栗的 料浆斗，在所述顺槽充填栗的加压下，将所述似膏体充填材料输送到采空区，栗送时间为10 ~12h 〇
[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0025] 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 弃物制备出可栗性好、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。
[0026] 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。
[0027] 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、双栗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，栗送压力 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，一方面延长了栗送时间， 可使栗送时间延长至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】
[0028] 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