一种井下采空区的充填方法以及充填系统与流程

本发明涉及采空区填充技术领域，尤其是涉及一种井下采空区的充填方法以及充填系统。

背景技术：

矿物是国家生产的重要基础材料，随着经济的飞速发展，矿石的需求急速增长。

在一般矿产中，例如锡林郭勒盟山金阿尔哈达铅锌矿，在回采时一直依赖采用空场法进行回采，多年来形成了许多的采空区需要治理，此项需要大量的充填材料进行充填。

但是，目前该矿采场数目相对较少，循环较为困难，经常出现充填尾砂不足的现象，所以，会容易造成采充动态平衡难以有效控制的问题，影响后期采空区的治理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种井下采空区的充填方法以及充填系统，以解决现有技术中存在的对井下采空区充填尾砂不足而造成的充动态平衡难以有效控制的技术问题。

本发明提供的一种井下采空区的充填方法，将研磨后的草原砂与分级尾砂和水泥按照如下比例配置成充填料浆：

草原砂：分级尾砂：水泥＝1～2:4:1；

将所述充填料浆填充在井下采空区，并经固化形成充填体。

进一步的，在本发明的实施例中，在配置所述充填料浆时加入水和絮凝剂。

进一步的，在本发明的实施例中，所述草原砂被研磨成的粒度为400目。

进一步的，在本发明的实施例中，将所述草原砂、分级尾砂和水泥搅拌12至18分钟。

本申请还提供了一种井下采空区的充填系统，包括水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元；

所述水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元共同连通有高浓度搅拌桶；

所述水泥供给单元用于为所述高浓度搅拌桶提供水泥；

所述草原砂供给单元包括震动筛分机，用于在草原砂进入所述高浓度搅拌桶之前对草原砂进行震动筛分；

所述尾砂供给单元包括砂仓和水力旋流器，用于在尾砂进入所述高浓度搅拌桶之前对尾砂进行分级和浓缩处理。

进一步的，在本发明的实施例中，所述水泥供给单元包括水泥仓和刚性叶轮给料机；

所述刚性叶轮给料机用于将所述水泥仓中的水泥提供给所述高浓度搅拌桶。

进一步的，在本发明的实施例中，所述草原砂供给单元还包括一级破碎机和二级破碎机，用于对经过所述震动筛分机震动筛分后的草原砂进行研磨；

所述一级破碎机与二级破碎机之间连接有输送装置。

进一步的，在本发明的实施例中，所述水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元与所述高浓度搅拌桶之间均设置有电磁流量计。

进一步的，在本发明的实施例中，所述水泥供给单元和草原砂供给单元与所述电磁流量计之间均设置有螺旋给料机。

进一步的，在本发明的实施例中，还包括水源，所述水源与所述高浓度搅拌桶连通。

进一步的，在本发明的实施例中，所述水源包括高位水池；

用于为所述高浓度搅拌桶提供压力水。

进一步的，在本发明的实施例中，所述压力水通过泵加压或重力自流的形式形成。

进一步的，在本发明的实施例中，所述高浓度搅拌桶连接有井下输送管网，用于将配置完毕的充填料浆运送至采场。

进一步的，在本发明的实施例中，所述输送装置包括输送带和输送筒。

进一步的，在本发明的实施例中，水泥经由水泥罐车通过吹灰管风力输送至水泥仓。

在上述技术方案中，为了解决对井下采空区充填尾砂，但是尾砂不足而造成的充动态平衡难以有效控制的技术问题，提供了一种新的充填物，即通过将草原砂和分级尾砂与水泥进行混合搅拌，形成新的充填料浆，通过该充填料浆对井下采空区进行充填。

在该技术方案中，利用了草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近的特性，所以选用了草原砂代替分级尾砂进行充填的方案。

但是，虽然草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近，可当草原砂混入比例过多时，还是会容易产生堵管事故，进而影响生产，所以，草原砂只能够通过部分代替分级尾砂来形成新的充填料浆，而不能完全代替。

在本申请的技术方案中，限定了以草原砂：分级尾砂：水泥＝1～2:4:1的比例进行混合配制，并在混合配制之前还需要将草原砂预先研磨，经研磨至粒度合适后才进行混合配置。

通过上述方式配制后的充填料浆可以适于自流输送充填井下采空区。充填料浆固化后充填体强度可以达到要求，比之无草原砂的固化充填体效果更好，矿山设备及人员在充填体上作业更加安全，经济、社会效益显著，为相同矿山提供经验。

而同时，由于一般在矿山初期时建立尾矿库，井巷掘进时产生的矸石，即草原砂堆积在尾矿库，需征用大量土地进行堆积，且起风时产生大量扬尘，浪费土地资源，污染环境，而通过将草原砂转用为配制可以充填井下采空区的充填物，也可以同时解决了浪费土地资源以及污染环境的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填方法的流程图；

图2为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图一；

图3为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图二；

图4为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图三。

附图标记：

4-高浓度搅拌桶； 5-电磁流量计； 6-螺旋给料机；

7-水源； 11-水泥仓； 12-刚性叶轮给料机；

13-水泥罐车； 21-震动筛分机； 22-一级破碎机；

23-二级破碎机； 24-输送装置； 25-无轨设备；

26-尾矿库； 31-砂仓； 32-选厂尾砂。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填方法的流程图；如图1所示，本实施例提供的一种井下采空区的充填方法，将研磨后的草原砂与分级尾砂和水泥按照如下比例配置成充填料浆：

草原砂：分级尾砂：水泥＝1～2:4:1；

将所述充填料浆填充在井下采空区，并经固化形成充填体。

在具体的实施例中，为了解决对井下采空区充填尾砂，而尾砂不足而造成的充动态平衡难以有效控制的技术问题，提供了一种新的充填物，即通过将草原砂和分级尾砂与水泥进行混合搅拌，形成新的充填料浆，通过该充填料浆对井下采空区进行充填。

在该技术方案中，利用了草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近的特性，所以选用了草原砂代替分级尾砂进行充填的方案。

但是，虽然草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近，可当草原砂混入比例过多时，还是会容易产生堵管事故，进而影响生产，所以，草原砂只能够通过部分代替分级尾砂来形成新的充填料浆，而不能完全代替。

在本申请的技术方案中，限定了以草原砂：分级尾砂：水泥＝1～2:4:1的比例进行混合配制，并在混合配制之前还需要将草原砂预先研磨，经研磨至粒度合适后才进行混合配置，这样，通过上述比例配置的充填料浆就能够很好的实现充填井下采空区，而不会造成堵管的问题，保证了充填的效果，使施工处在一个安全的地面上，提高了施工的安全性。

上述使用的水泥一般为硅酸盐水泥，通过上述方式配制后的充填料浆可以适于自流输送充填井下采空区。

而同时，由于一般在矿山初期时建立尾矿库，井巷掘进时产生的矸石，即草原砂堆积在尾矿库，需征用大量土地进行堆积，且起风时产生大量扬尘，浪费土地资源，污染环境，而通过将草原砂转用为配制可以充填井下采空区的充填物，也可以同时解决了浪费土地资源以及污染环境的问题。

进一步的，在配置所述充填料浆时加入水和絮凝剂。

在配置所述充填料浆的过程中，在草原砂、分级尾砂和水泥中再加入适量的水以及絮凝剂，使所述充填料浆调浓后，适合于充填在井下采空区即可。

进一步的，所述草原砂被研磨成的粒度为400目。

当草原砂被研磨为粒度为400目后，便能够与分级尾砂和水泥进行适配的混合，使充填料浆能够适于充填井下采空区。

进一步的，将所述草原砂、分级尾砂和水泥搅拌12至18分钟。

在一个实施例中，优选为通过15min钟造浆后便可进行放砂作业。

图2为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图一；如图2所示，本发明还提供了一种井下采空区的充填系统，包括水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元；

所述水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元共同连通有高浓度搅拌桶4；

所述水泥供给单元用于为所述高浓度搅拌桶4提供水泥；

所述草原砂供给单元包括震动筛分机21，用于在草原砂进入所述高浓度搅拌桶4之前对草原砂进行震动筛分；

所述尾砂供给单元包括砂仓31和水力旋流器，用于在尾砂进入所述高浓度搅拌桶4之前对尾砂进行分级和浓缩处理。

在具体的实施例中，为了解决对井下采空区充填尾砂，而尾砂不足而造成的充动态平衡难以有效控制的技术问题，提供了一种新的充填物，即通过将草原砂和分级尾砂与水泥进行混合搅拌，形成新的充填料浆，通过该充填料浆对井下采空区进行充填。而该充填料浆便是通过所述井下采空区的充填系统制备而成，同时通过井下采空区的充填系统充填至井下采空区，实现井下采空区的充填。

由上可知，在该技术方案中，利用了草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近的特性，所以选用了草原砂代替分级尾砂进行充填的方案。

但是，虽然草原砂与分级尾砂在各方面性质上极其接近，可当草原砂混入比例过多时，还是会容易产生堵管事故，进而影响生产，所以，草原砂只能够通过部分代替分级尾砂来形成新的充填料浆，而不能完全代替。

在本申请的技术方案中，限定了以草原砂：分级尾砂：水泥＝1～2:4:1的比例进行混合配制，并在混合配制之前还需要将草原砂预先研磨，经研磨至粒度合适后才进行混合配置，这样，通过上述比例配置的充填料浆就能够很好的实现充填井下采空区，而不会造成堵管的问题，保证了充填的效果，使施工处在一个安全的地面上，提高了施工的安全性。

借助上述充填料浆的配置方法，在井下采空区的充填系统中，首先通过所述草原砂供给单元的震动筛分机21将草原砂进行一次筛分，粒度达到400目的草原砂就可以直接输送到高浓度搅拌桶4中进行配置。

而预先设置的尾砂则会经过砂仓31和水力旋流器进行处理，通过水力旋流器对尾砂进行分级后，再将分级后的分级尾砂在砂仓31内通过自然沉降进行浓缩，浓缩一段时间后再按照配置的比例与水泥和草原砂配合的给料至高浓度搅拌桶4。

图3为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图二；如图3所示，进一步的，所述水泥供给单元包括水泥仓11和刚性叶轮给料机12；

所述刚性叶轮给料机12用于将所述水泥仓11中的水泥提供给所述高浓度搅拌桶4。

而在所述水泥的给料中，是通过刚性叶轮给料机12来操作，将预设的水泥仓11中的水泥提供给所述高浓度搅拌桶4，其中，水泥一般是采用硅酸盐水泥。

进一步的，所述草原砂供给单元还包括一级破碎机22和二级破碎机23，用于对经过所述震动筛分机21震动筛分后的草原砂进行研磨；

所述一级破碎机22与二级破碎机23之间连接有输送装置24。

由于草原砂会首先经过震动筛分机21震动筛分，粒度达到400目的草原砂会被先输送到高浓度搅拌桶4中进行配置，而粒度达不到要求的草原砂便会经由一级破碎机22粗碎后再通过输送装置24转运至二级破碎机23细磨，待粒度达到400目后，便会被输送至高浓度搅拌桶4中进行配置，这样就会保证配置时的草原砂的粒度能够达到400目的要求。

进一步的，所述水泥供给单元、草原砂供给单元和尾砂供给单元与所述高浓度搅拌桶4之间均设置有电磁流量计5。

由于水泥、草原砂和分级尾砂需要经过严格的比例配置来形成充填料浆，所以，为了在水泥、草原砂和分级尾砂分别给料的时候，能够保证适配的比例，所以在给料时就通过电磁流量计5来计量出适配的量，以方便在高浓度搅拌桶4中直接配置。

进一步的，所述水泥供给单元和草原砂供给单元与所述电磁流量计5之间均设置有螺旋给料机6。

在水泥和草原砂给料的时候，通过螺旋给料机6来给料，用于控制给料量，然后再经过电磁流量计5。

图4为本发明一个实施例提供的井下采空区的充填系统的结构示意图三；如图4所示，进一步的，还包括水源7；

所述水源7与所述高浓度搅拌桶4连通。通过设置水源7，可以对充填料浆的浓度进行调整，将水源7连通至高浓度搅拌桶4中，当需要进行加水的时候，便可以直接加水调整浓度；不仅如此，在不使用的时候，还可以用来冲洗设备或疏通管道。

其中，所述水源包括高位水池；

用于为所述高浓度搅拌桶提供压力水。

通过带有压力的水，便可以提高冲洗设备或疏通管道的效果。

同时，所述压力水通过泵加压或重力自流的形式形成。

进一步的，在本发明的实施例中，所述高浓度搅拌桶4连接有井下输送管网，用于将配置完毕的充填料浆运送至采场。

进一步的，在本发明的实施例中，所述输送装置24包括输送带。但是，本申请仅仅提供了有限的实施例，所述输送装置24包括但不限于输送带，任何基于本申请的技术方案，在未经过创造性劳动获得的新的技术方案，均包含在本申请技术方案的保护范围之内。

进一步的，在本发明的实施例中，水泥是经由水泥罐车13通过吹灰管风力输送至水泥仓11。

草原砂则是通过无轨设备25从尾矿库26运取并卸载至震动筛分机21、一级破碎机22和二级破碎机23的。

尾砂是通过管路从选厂尾砂32输送至砂仓31的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。