本發(fā)明涉及礦區(qū)膏體充填，尤其涉及一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但煤礦的開采對生態(tài)環(huán)境造成的危害也是有目共睹的，主要包括采煤導(dǎo)致的地表塌陷、煤矸石堆積及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，其中地表塌陷對環(huán)境的影響尤為嚴重，而煤礦采空區(qū)充填膏體是指在煤礦開采過程中，為了控制地表沉陷、保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境以及提高資源利用率，向采空區(qū)輸送的一種特殊充填材料。這種材料通常由煤矸石、粉煤灰、水泥和其他外加劑按一定比例混合而成，經(jīng)過攪拌后形成具有一定流動性和可泵性的膏狀物質(zhì)。

2、充填材料是充填開采技術(shù)的核心內(nèi)容，以往的膏體充填所用的材料一般為煤矸石、粉煤灰、爐渣和水泥等，隨著國家對這些材料的重新開發(fā)利用，導(dǎo)致了這些材料成本升高，導(dǎo)致充填膏體的整體制備的成本增大，若為了降低制備成本，則會對充填膏體的強度帶來影響，繼而使其無法滿足煤礦充填開采的強度需求，因此本發(fā)明提出一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，采用濕式添加法進行制備，并引入煤泥水來替代部分粉煤灰，有效降低制備充填膏體的成本，能解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟一、材料及設(shè)備的準備

4、準備用于充填膏體制備的充填設(shè)備，并根據(jù)配方預(yù)先準備制備充填膏體的原材料，其中配方包括以下重量百分比原料：煤矸石35～45％、粉煤灰14～24％、煤泥水5～8％、水泥5～10％、劣質(zhì)土塊4～9％、水18～20％和外加劑1～2％，對劣質(zhì)土塊和煤矸石進行預(yù)處理；

5、步驟二、煤矸石漿料的制備

6、將煤矸石、劣質(zhì)土塊、粉煤灰、水泥和水根據(jù)配方加入攪拌機內(nèi)，進行攪拌，攪拌后得到煤矸石漿料；

7、步驟三、充填膏體的制備

8、將步驟二中得到的煤矸石漿料加入充填設(shè)備內(nèi)，然后將煤泥水輸入充填設(shè)備內(nèi)，與煤矸石漿料進行混合，混合的過程中加入外加劑，混合后得到充填膏體，其中煤泥水直接來自洗煤廠的濃縮池底。

9、進一步改進在于：所述步驟一中，預(yù)處理的具體步驟為：

10、s1：先將劣質(zhì)土塊通過干燥箱進行干燥；

11、s2：干燥后和煤矸石一同放入破碎機內(nèi)破碎，得到破碎料。

12、進一步改進在于：所述步驟一中，充填設(shè)備包括充填水池和煤泥水緩沖池，所述充填水池和煤泥水緩沖池內(nèi)均設(shè)有攪拌設(shè)備。

13、進一步改進在于：所述步驟一中，充填水池和煤泥水緩沖池內(nèi)均設(shè)有砂漿濃度檢測儀。

14、進一步改進在于：所述步驟一中，煤泥水中煤泥粒徑＜20μm。

15、進一步改進在于：所述步驟一中，粉煤灰粒徑＜50μm。

16、進一步改進在于：所述步驟二中，攪拌的具體步驟為：

17、a1：先將煤矸石、粉煤灰和劣質(zhì)土塊加入攪拌機內(nèi)，進行攪拌，攪拌時間為5～8min；

18、a2：然后將水泥和水依次加入攪拌機內(nèi)，攪拌10～15min。

19、進一步改進在于：所述步驟三中，外加劑包括減水劑、緩凝劑和水玻璃，所述減水劑、緩凝劑和水玻璃比例為2:1:2。

20、進一步改進在于：所述步驟三中，混合時間為10～30min。

21、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法通過采用濕式制備的方式，引入來自洗煤廠濃縮池底的煤泥水作為充填膏體材料的一部分，煤泥水中煤泥屬于超細顆粒，而粉煤灰屬于細粒徑，繼而細粒徑顆粒是用來填滿粗顆粒之間的空隙，而超細粒徑顆粒比表面積大，有足夠的飽水性，它們與水分子結(jié)合后分布于粗顆粒之間，從而保證了膏體充填材料中固體顆粒之間的穩(wěn)定性，使得膏體充填材料在靜止時有足夠的塑性保持其三維結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明在制備充填膏體的過程中，能夠保障充填膏體強度的條件下，降低煤矸石和粉煤灰的用量，降低制備充填膏體的成本，同時濕式制備的方式較為直接，具有較好的可控性，不易產(chǎn)生環(huán)保的問題。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，預(yù)處理的具體步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，充填設(shè)備包括充填水池和煤泥水緩沖池，所述充填水池和煤泥水緩沖池內(nèi)均設(shè)有攪拌設(shè)備。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，充填水池和煤泥水緩沖池內(nèi)均設(shè)有砂漿濃度檢測儀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，煤泥水中煤泥粒徑＜20μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟一中，粉煤灰粒徑＜50μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟二中，攪拌的具體步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟三中，外加劑包括減水劑、緩凝劑和水玻璃(硅酸鈉)，所述減水劑、緩凝劑和水玻璃比例為2:1:2。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，其特征在于：所述步驟三中，混合時間為10～30min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種煤礦采空區(qū)充填膏體的制備方法，涉及礦區(qū)膏體充填技術(shù)領(lǐng)域，包括材料及設(shè)備的準備、煤矸石漿料的制備和充填膏體的制備三個步驟，本發(fā)明采用濕式制備的方式，引入來自洗煤廠濃縮池底的煤泥水作為充填膏體材料的一部分，煤泥水中煤泥屬于超細顆粒，而粉煤灰屬于細粒徑，繼而細粒徑顆粒是用來填滿粗顆粒之間的空隙，而超細粒徑顆粒比表面積大，有足夠的飽水性，它們與水分子結(jié)合后分布于粗顆粒之間，從而保證了膏體充填材料中固體顆粒之間的穩(wěn)定性，使得膏體充填材料在靜止時有足夠的塑性保持其三維結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明在制備充填膏體的過程中，能夠保障充填膏體強度的條件下，降低煤矸石和粉煤灰的用量，降低制備充填膏體的成本。

技術(shù)研發(fā)人員：常慶糧,張彪,王煜卓,張建菲
受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2