一种针对岩体裂隙发育的采空区的充填方法与流程

本发明属于采矿
技术领域：
，具体涉及一种针对岩体裂隙发育的采空区的充填方法。
背景技术：
矿体中因开采而形成采空区，为了防止地表陷落，消除生产隐患，确保坑内作业人员安全，需及时而有计划地处理采空区，如充填或放顶封闭等。另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窑积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿体承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。现有技术中使用开采完毕后的尾砂进行采空区回填是一种比较经济的方法，但是实践中全尾砂充填裂隙发育的采空区时，搅拌时间短，尾砂和水泥难以得到充分搅拌，形成均匀的混合体，从而离析现象严重，水砂分离，造成水泥浪费，所形成充填体强度低，干粉水泥和水难以充分混合，形成均一混合浆，而是含有大量被水包裹的水泥团块，难以发挥水泥的胶凝作用，造成充填体总体强度低下，渗漏现象严重，造成了较大的污染及安全隐患。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种针对岩体裂隙发育的采空区的充填方法，通过对尾砂分级处理进行充填，充填料浆的凝固速度加快，实现了空区的治理和固废的环保处置。实现本发明目的的针对岩体裂隙发育的采空区的充填方法按照以下步骤进行：(1)利用旋流器对选矿厂的尾砂进行分级压滤后分为粗砂及细砂两个系列，置于干砂堆场，采用干砂配料系统进行配料；(2)胶凝剂存储计量输送系统、搅拌系统、储供水系统、控制系统和通讯指挥系统联合制备充填浆料，胶凝剂存储计量输送系统中灰仓储存凝胶剂，凝胶剂经灰仓的平板闸门、双管螺旋输送机和单管螺旋电子秤进入搅拌系统；(3)步骤(1)中的细砂经干砂配料系统后进入搅拌系统，搅拌系统含两段搅拌，一段为双轴搅拌机，二段为高速活化搅拌机，细砂经1#双轴搅拌机初次搅拌，搅拌速度148r/min搅拌2min形成细尾砂浆，再进入2#双轴搅拌机，与粗砂和通过螺旋给料机输送来的胶凝剂共同经2#双轴搅拌机二次搅拌形成充填料浆半成品，搅拌速度148r/min搅拌2min，最后进行第三级活化搅拌，搅拌速度980r/min搅拌0.5min，形成混合搅拌均匀、满足输送要求的充填料浆，充填料浆重量浓度70％～74％，凝胶剂与细砂和粗砂的重量之和的重量比例为1∶4～1∶20，搅拌过程中由储供水系统供水；(4)充填料浆制备完毕后经下料斗和充填管道自流至采空区，充填料浆的制备输送能力为50～80m3/h。其中，所述的粗砂粒径≥0.037mm，细砂粒径＜0.037mm。所述的堆场一周储量库容为3500吨，堆场设计屋顶，四周设1.5m高维护结构。所述的干砂配料系统处理能力为100t/h干砂。所述的凝胶剂是水泥。所述的胶凝剂存储计量系统中灰仓储量为150t。所述的储供水系统包括50m3水池和水泵。与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：(1)本发明是采用尾砂分级充填代替全尾砂充填，细砂经二次搅拌和三级搅拌系统，细砂经过压滤形成团块状尾砂，一次搅拌时间短，难以破坏压滤形成的团块内聚力，打碎细砂团块，二次搅拌时间长，打碎团块路径长，并在水的包裹混合作用下，形成细砂浆体，从而解决了压滤细砂团块难以形成浆体用于充填的技术问题。(2)本发明凝胶剂与尾砂(粗砂和细砂重量之和)重量比例为1∶4～1∶20，避免了加大胶凝剂的用量，更加经济，充填料浆沉淀速度更快，胶凝时间缩短。(3)采用本发明的充填方案对岩体裂隙发育的采空区的充填，裂隙不再渗漏，安全环保。附图说明图1是本发明的针对岩体裂隙发育的采空区的充填示意图；其中：1：细砂；2：粗砂；3：运输车辆；4：受料斗；5：圆盘给料机；6：胶带输送机；7：皮带秤；8：电磁流量计；9：灰仓；10：吹灰管；11：闸板阀；12：双管螺旋输送机；13：螺旋电子秤；14：双轴搅拌机；15：高速活化搅拌机；16：下料斗；17：充填管；18：电磁流量计；19：水池。具体实施方式现结合实施例对本发明进一步说明。实施例1本实施例中因采空区留有矿柱，矿石品位高，具有较高的经济价值，设计要求回采矿柱，采空区充填体强度要能够抵御矿柱回采时爆破落矿产生的震动及冲击，选用425高标号水泥作为胶凝材料，选厂全尾砂为骨料，灰砂比(凝胶剂与细砂和粗砂的重量之和的重量比例)1:8胶结体对采空区进行充填，如图1所示，具体按照以下步骤进行：(1)利用旋流器对选矿厂的全尾砂进行分级压滤后分为粗砂及细砂两个系列，置于干砂堆场，采用干砂配料系统进行配料；(2)胶凝剂存储计量输送系统、搅拌系统、储供水系统、控制系统和通讯指挥系统联合制备充填浆料，胶凝剂存储计量输送系统中灰仓储存凝胶剂425高标号水泥，425高标号水泥经灰仓的平板闸门、双管螺旋输送机和单管螺旋电子秤进入搅拌系统；(3)步骤(1)中的细砂经干砂配料系统后进入搅拌系统，搅拌系统含两段搅拌，一段为双轴搅拌机，二段为高速活化搅拌机，细砂经1#双轴搅拌机初次搅拌，搅拌速度148r/min搅拌2min形成细尾砂浆，再进入2#双轴搅拌机，与粗砂和通过螺旋给料机输送来的425高标号水泥共同经2#双轴搅拌机二次搅拌形成充填料浆半成品，搅拌速度148r/min搅拌2min，最后进行第三级活化搅拌，搅拌速度980r/min搅拌0.5min，形成混合搅拌均匀、满足输送要求的充填料浆，充填料浆重量浓度70％～74％，425高标号水泥与尾砂重量比例1∶8，搅拌过程中由储供水系统供水；(4)充填料浆制备完毕后经下料斗和充填管道自流至采空区，充填料浆的制备输送能力为50～80m3/h。本实施例中经三级活化搅拌后的充填浆料性质对比如下，活化搅拌有利于增强充填浆料的强度。表1活化搅拌对充填体强度影响搅拌效果7天(mpa)14天(mpa)28天(mpa)活化搅拌均匀料浆0.61.22.0含细砂团块料浆0.40.81.6本实施例中各系统涉及的设备规格及型号如表2所示：表2各系统涉及的设备规格及型号其中干砂配料系统：考虑到尾砂现场已分为粗砂和细砂两个类别、且细砂经压滤后板结较为严重设计干砂配料系统。系统处理能力约100t/h干砂。胶凝剂存储计量系统含：灰仓灰仓用于储存胶凝材料(水泥)，灰仓储量150t，可供最大灰砂比时(灰砂比在1：8)2.34天的用量。灰仓设平板闸门、双管螺旋输送机、单管螺旋电子秤用于控制流量和计量。搅拌系统含两段搅拌，一段为双轴搅拌机，二段为高速活化搅拌机。储供水系统：站内含50m3水池和水泵，保证充填站的用水，用水。站外含浮船加潜水泵从绿差塘水库取水输往充填站。控制系统：为了保证充填料浆制备浓度、流量及配比的准确及稳定，实现料浆的顺利输送，充填站设立较完善的自控系统，以对充填系统各运行参数进行检测和调节。通讯指挥系统：为了保证充填系统井下井上信息通畅，通讯线路必须连接至充填采空区，井下做好准备后可通知地表充填站进行充填，发生漏浆、堵管事故可及时联系充填站采取措施。以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。当前第1页12