權(quán)利要求

1.廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟a：除雜，去除廢石中的雜質(zhì)；

步驟b：破碎，將廢石依次進(jìn)行粗碎、中碎和細(xì)碎；

步驟c：篩分，將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行篩分，通過(guò)篩分產(chǎn)出機(jī)制砂；

步驟d：篩分實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行級(jí)配分析；

步驟e：物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合級(jí)配分析結(jié)果確定充填物料機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比再分別進(jìn)行料漿配合；

步驟f：確定適用于礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，根據(jù)確定的機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比方案分別制備充填料漿，分別進(jìn)行充填料漿的流動(dòng)性與膠結(jié)充填體強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合礦山對(duì)膠結(jié)充填體強(qiáng)度的要求及料漿流動(dòng)性要求確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)；

步驟g：混料，根據(jù)確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，將機(jī)制砂、水泥與水進(jìn)行混合制作成充填料漿；

步驟h：進(jìn)行充填，充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述步驟d：所述級(jí)配分析利用公式Px=100(d/D)n，當(dāng)機(jī)制砂分析結(jié)果在0.35≤n≤0.5，說(shuō)明其具有較好的顆粒級(jí)配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：機(jī)制砂中0.08mm以下顆粒占比指標(biāo)可適當(dāng)提高至≤15%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述步驟c前加入步驟i：將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行除塵處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述步驟i中除塵處理采用水洗除塵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述步驟c中，在篩分過(guò)程通過(guò)風(fēng)力進(jìn)行除塵。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述步驟h中，進(jìn)行充填時(shí)，將充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)，形成第一層充填層并固化后，在第一層充填層上設(shè)置多個(gè)空心柱，然后再充填膨脹料漿，膨脹料漿固化后形成的第二層充填層高度與空心柱的高度一致，之后再充填充填料漿，一部分充填料漿進(jìn)入空心柱內(nèi)，直至形成第三層充填層，之后以此反復(fù)進(jìn)行充填作業(yè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：所述膨脹料漿包括質(zhì)量比為1:2.569:3.28:0.25:0.8的水泥、機(jī)制砂、水、膨脹劑和陶瓷粉渣混合后形成。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山采空區(qū)膠結(jié)充填領(lǐng)域，尤其涉及一種廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法。

背景技術(shù)

礦山在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢石，這些廢石一般堆放在地表，導(dǎo)致占用大量土地資源，同時(shí)破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，還增加了誘發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，需要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行治理。目前，隨著國(guó)家綠色礦山建設(shè)和礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理等相關(guān)政策的出臺(tái)，要求礦山企業(yè)加強(qiáng)環(huán)境恢復(fù)治理，鼓勵(lì)礦山企業(yè)提高固廢綜合利用水平。因此，通過(guò)固廢資源化利用實(shí)現(xiàn)綠色、循環(huán)、高效、可持續(xù)發(fā)展是今后我國(guó)礦山企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，廢石是礦山企業(yè)產(chǎn)生的主要固廢，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)廢石的資源化利用是響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策和礦山綠色可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。同時(shí)，國(guó)家環(huán)保政策對(duì)天然砂的開(kāi)采已采取限制措施，這對(duì)于依賴天然砂作為充填骨料的礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)，用廢石機(jī)制砂替代天然砂進(jìn)行充填將對(duì)緩解骨料來(lái)源不足、降低充填成本意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟a：除雜，去除廢石中的雜質(zhì)；

步驟b：破碎，將廢石依次進(jìn)行粗碎、中碎和細(xì)碎；

步驟c；篩分，將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行篩分，通過(guò)篩分產(chǎn)出機(jī)制砂；

步驟d：篩分實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行級(jí)配分析；

步驟e：物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合級(jí)配分析結(jié)果確定充填物料機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比再分別進(jìn)行料漿配合；

步驟f：確定適用于礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，根據(jù)確定的機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比方案分別制備充填料漿，分別進(jìn)行充填料漿的流動(dòng)性與膠結(jié)充填體強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合礦山對(duì)膠結(jié)充填體強(qiáng)度的要求及料漿流動(dòng)性要求確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)；

步驟g：混料，根據(jù)確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，將機(jī)制砂、水泥與水進(jìn)行混合制作成充填料漿；

步驟h：進(jìn)行充填，充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟d；所述級(jí)配分析利用公式Px=100(d/D)n，當(dāng)機(jī)制砂分析結(jié)果在0.35≤n≤0.5，說(shuō)明其具有較好的顆粒級(jí)配。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：機(jī)制砂中0.08mm以下顆粒占比指標(biāo)可適當(dāng)提高至≤15%。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述 步驟c前加入步驟i：將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行除塵處理。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟i中除塵處理采用水洗除塵。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述 步驟c中，在篩分過(guò)程通過(guò)風(fēng)力進(jìn)行除塵。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟h中，進(jìn)行充填時(shí)，將充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)，形成第一層充填層并固化后，在第一層充填層上設(shè)置多個(gè)空心柱，然后再充填膨脹料漿，膨脹料漿固化后形成的第二層充填層高度與空心柱的高度一致，之后再充填充填料漿，一部分充填料漿進(jìn)入空心柱內(nèi)，直至形成第三層充填層，之后以此反復(fù)進(jìn)行充填作業(yè)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述膨脹料漿包括質(zhì)量比為1:2.569:3.28:0.25:0.8的水泥、機(jī)制砂、水、膨脹劑和陶瓷粉渣混合后形成。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.利用此方法可將廢石大量用于井下充填，即可緩解礦山環(huán)保壓力，減少環(huán)境恢復(fù)治理費(fèi)用；又可拓展井下充填骨料來(lái)源，有降低礦山生產(chǎn)成本；

2.通過(guò)步驟d：篩分實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行級(jí)配分析，以及步驟e；物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合級(jí)配分析結(jié)果確定充填物料機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比再分別進(jìn)行料漿配合，能夠得到多種機(jī)制砂、水泥與水的配合比，便于選擇最優(yōu)的配合比，保證機(jī)制砂能夠代替天然砂用作充填骨料；

3.通過(guò)步驟f：確定適用于礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，根據(jù)確定的機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比分別進(jìn)行充填料漿的流動(dòng)性與膠結(jié)充填體強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合礦山對(duì)膠結(jié)充填體強(qiáng)度的要求及料漿流動(dòng)性要求確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，可以便于根據(jù)不同礦山對(duì)充填物料強(qiáng)度的要求，選擇對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述級(jí)配分析結(jié)果特性曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

一種廢石機(jī)制砂作為骨料的膠結(jié)充填方法，包括以下步驟：

步驟a：除雜，去除廢石中的雜質(zhì)；去除廢石中的廢舊鋼筋、導(dǎo)爆管殘留物等雜質(zhì)；

步驟b：破碎，將廢石依次進(jìn)行粗碎、中碎和細(xì)碎；利用顎式破碎機(jī)過(guò)粗碎、中碎、細(xì)碎；

步驟c：篩分，將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行篩分，通過(guò)篩分產(chǎn)出機(jī)制砂，通過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分作業(yè)；

步驟d：篩分實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行級(jí)配分析；

步驟e：物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合級(jí)配分析結(jié)果確定充填物料機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比再分別進(jìn)行料漿配合；

步驟f：確定適用于礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，根據(jù)確定的機(jī)制砂、水泥與水的多種配合比方案分別制備充填料漿，分別進(jìn)行充填料漿的流動(dòng)性與膠結(jié)充填體強(qiáng)度試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合礦山對(duì)膠結(jié)充填體強(qiáng)度的要求及料漿流動(dòng)性要求確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)；

步驟g：混料，根據(jù)確定適用于該礦山充填料漿的質(zhì)量濃度、水灰比與灰砂比參數(shù)，將機(jī)制砂、水泥與水進(jìn)行混合制作成充填料漿；

步驟h：進(jìn)行充填，充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)。

在步驟d中：所述級(jí)配分析利用公式Px=100(d/D)n，當(dāng)機(jī)制砂分析結(jié)果在0.35≤n≤0.5，說(shuō)明其具有較好的顆粒級(jí)配。

對(duì)廢石機(jī)制砂進(jìn)行篩分試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，利用Fuller公式Px=100(d/D)n對(duì)其進(jìn)行級(jí)配分析，其結(jié)果特性曲線圖如圖1所示，對(duì)特性曲線進(jìn)行回歸得出，廢石機(jī)制砂的級(jí)配指數(shù)n=0.3949，根據(jù)泰波的理論分析和試驗(yàn)認(rèn)為n=0.35-0.5時(shí)，都具有較好的密實(shí)度，因此廢石機(jī)制砂具有較好的顆粒級(jí)配。

式中：Px—希望計(jì)算的某集料粒徑d的通過(guò)百分率；D—集料的最大粒徑；n—級(jí)配遞減系數(shù)。

表1：廢石機(jī)制砂篩分試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)廢石機(jī)制砂進(jìn)行表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)試驗(yàn)，其結(jié)果如表2所示。

表2：廢石機(jī)制砂表觀密度、石粉量及含水率檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)廢石機(jī)制砂基礎(chǔ)物理性能檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行料漿配合比設(shè)計(jì)方案，其結(jié)果見(jiàn)表3。充填物料包含：廢石機(jī)制砂、膠結(jié)劑（復(fù)合硅酸鹽水泥P.F32.5）及水。

表3：料漿配合比正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

對(duì)表3中的設(shè)計(jì)方案按照《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（JGJ/T70-2009）》，分別開(kāi)展充填料漿的流動(dòng)性與膠結(jié)充填體強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表4。

表4：充填體抗壓強(qiáng)度及料漿流動(dòng)性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)礦山對(duì)充填體強(qiáng)度要求（R3≥1.5Mpa，R7≥2.5Mpa，R28≥5Mpa，）及料漿流動(dòng)性要求（充填倍線≤6時(shí)，充填料漿塌落度≥275mm）判斷，適合本礦山廢石機(jī)制砂充填工藝參數(shù)為：料將質(zhì)量濃度：79%-80%；灰砂比：0.219-0.226；水灰比：1.394-1.442。

機(jī)制砂中0.08mm以下顆粒占比指標(biāo)可適當(dāng)提高至≤15%。

步驟c前加入步驟i：將細(xì)碎后的廢石進(jìn)行除塵處理。

步驟i中除塵處理采用水洗除塵。

步驟c中，在篩分過(guò)程通過(guò)風(fēng)力進(jìn)行除塵。

所述步驟h中，進(jìn)行充填時(shí)，將充填料漿通過(guò)管道輸送至井下采空區(qū)，形成第一層充填層并固化后，在第一層充填層上設(shè)置多個(gè)空心柱，然后再充填膨脹料漿，膨脹料漿固化后形成的第二層充填層高度與空心柱的高度一致，之后再充填充填料漿，一部分充填料漿進(jìn)入空心柱內(nèi)，直至形成第三層充填層，之后以此反復(fù)進(jìn)行充填作業(yè)。

可通過(guò)膨脹料漿，減少充填料漿的使用量，并且由于設(shè)置了空心柱，第三層充填層的充填漿料會(huì)進(jìn)入空心柱內(nèi)，因此形成的第三層充填層能夠通過(guò)空心柱與第一層充填層相接觸，使得第一層充填層與第二層充填層均能夠?qū)Φ谌龑映涮顚悠鸬匠休d作用，既能節(jié)省物料又能夠保證充填質(zhì)量?？招闹梢詾殇撝蛴没炷林瞥?。

所述膨脹料漿包括質(zhì)量比為1:2.569:3.28:0.25:0.8的水泥、機(jī)制砂、水、膨脹劑和陶瓷粉渣混合后形成，膨脹劑為明礬石膨脹劑、CSA膨脹劑或U型膨脹劑其中的一種。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已。