一种利用微波技术提高充填体早期强度的方法与流程

本发明涉及一种充填采矿技术，尤其涉及一种利用微波技术提高充填体早期强度的方法。

背景技术：

矿产资源的开发对人类社会的进步具有重要的推动作用，不论是工业发展还是基础设施的建设都离不开矿产资源的开发利用，随着浅部矿产资源的枯竭，矿山开采正逐渐转向深部资源的开发，即由露天开采逐渐转入地下开采，经过多年的研究发展，形成了以下三大地下开采方法：崩落法、空场法以及充填法。传统的崩落法或空场法采矿在促进经济发展的同时，也带来了许多问题，而充填采矿法由于具有回采率高、贫化小、可有效控制采场地压和固体废弃物利用率高等优点，成为当下矿山深部资源开发的主流方法，被广泛应用于许多金属矿山。

在充填采矿法中，胶结充填采矿工艺目前在国内外应用最为广泛。胶结充填是将采集和加工后的尾砂等惰性材料与水泥等胶凝材料加水混合搅拌制备成胶结充填料浆，然后再以管道泵送或重力自流的方式输送到采空区形成具有一定强度和整体性的充填体的充填工艺。

目前，充填体存在凝固速度慢、凝固时间长等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用微波技术提高充填体早期强度的方法，利用微波加热原理，在采场对充填体进行加热，提高充填体固化初期的养护温度，以达到加快水泥水化反应速率、缩短充填体固化时间及快速提高充填体早期强度的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的利用微波技术提高充填体早期强度的方法，包括步骤：

料浆制备：采用搅拌桶搅拌方式来制备料浆，将尾砂、水泥和水按比例输送至搅拌桶中，经一段时间的充分搅拌后制成高浓度的均质胶结充填料浆；

料浆输送：将搅拌桶放料口打开，将搅拌好的充填料浆放入充填管中，通过重力自流输送的方式输送至井下充填采空区形成充填体；

供电加热：通过供电设备以提供微波电源，在井下运输平巷铺设导轨，将微波加热装置安装在导轨上，分层分段加热充填体。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的利用微波技术提高充填体早期强度的方法，通过微波加热的方式，能够在采场实现充填体固化初期的加热养护，从而达到缩短充填体固化时间及快速提高充填体早期强度的目的，保证回采工作的高效进行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的利用微波技术提高充填体早期强度的方法的工艺流程示意图。

图2为本发明实施例的一种现场配置示意图。

图3为本发明实施例的一种微波加热现场示意图。

图中：

1—水泥仓，2—充填用水，3—砂仓，4—电源，5—搅拌桶，6—地表，7—电缆，8—充填管路，9—导轨，10—充填体，11—微波加热装置，12—充填管路，13—滤水管，14—采场顶板，15—充填挡墙，16—矿柱，17—采场底板。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的利用微波技术提高充填体早期强度的方法，其较佳的具体实施方式是：

包括步骤：

料浆制备：采用搅拌桶搅拌方式来制备料浆，将尾砂、水泥和水按比例输送至搅拌桶中，经一段时间的充分搅拌后制成高浓度的均质胶结充填料浆；

料浆输送：将搅拌桶放料口打开，将搅拌好的充填料浆放入充填管中，通过重力自流输送的方式输送至井下充填采空区形成充填体；

供电加热：通过供电设备以提供微波电源，在井下运输平巷铺设导轨，将微波加热装置安装在导轨上，分层分段加热充填体。

所述制备料浆过程中，通过计量装置，根据充填制备站的规模及装备水平的不同，对尾砂、水泥和水的流量以及充填料浆的放料进行计量。

所述微波加热装置为自动化设备，启动前设定好工作参数，当对同一部位微波加热超过3min时，即自动移动到下一部位继续加热。

所述微波加热装置由磁控管产生微波，微波通过矩形波导传输至喇叭天线，由喇叭天线向外进行辐射，波导宽42cm、高18cm、长60cm，喇叭天线宽100cm、高100cm、长80cm。

所述微波加热装置的喇叭天线与充填挡墙之间距离为20cm。

所述微波加热装置前安装转子。

用于在充填采场对充填体进行早期的加热养护。

本发明的利用微波技术提高充填体早期强度的方法，通过微波加热的方式，能够在采场实现充填体固化初期的加热养护，从而达到缩短充填体固化时间及快速提高充填体早期强度的目的，保证回采工作的高效进行。

本发明中微波加热的作用是：

在水泥水化反应的过程中施加微波影响，由于水的相对介电常数值高于水泥，当微波与充填体组分相互作用时，能量从电磁场转移到水的分子键中，使分子键振动。能量以热的形式在充填体内部传递，提高了充填体的初期养护温度，加速了水泥的水化反应，从而加快充填体固化，缩短固化时间。

微波能量作用于充填体，可以在充填体凝结前迅速的从充填体内部结构中将充填体毛细孔隙中的游离水分子去除，因此，充填体会发生塑性收缩，导致毛细孔隙坍塌，使微观结构致密化，从而提高充填体强度。

具体实施例：

如图1、图2、图3所示，将尾砂、水泥和水按比例输送至搅拌桶中，经一段时间的充分搅拌后制成高浓度的均质胶结充填料浆；然后，将搅拌桶放料口打开，将搅拌好的充填料浆放入充填管中，通过重力自流输送的方式送入井下充填采空区。在此过程中，尾砂、水泥、水以及充填料浆的放料均有对应的计量方式，能在控制室显示瞬时流量，并连续记录瞬时及累计流量，且按预定流量与比例自动调整，保持比例稳定。

选用合理的供电设备以提供微波电源；当充填完毕后，设定好微波加热装置的工作参数，启动微波加热装置，对充填体进行加热，当对同一部位微波加热超过5min时，即移动到下一部位继续加热。在微波加热装置前安装转子，达到分散微波的目的，以实现对充填体的分层分段均匀加热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。