專利名稱：赤泥基流體膨脹充填材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在充填法采礦中使用的赤泥基流體膨脹充填材料，屬于建筑物、 水體、鐵路下(簡稱“三下”)采礦技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國有豐富的礦產(chǎn)資源，儲(chǔ)量居世界前列。在礦藏上方有數(shù)量眾多的建筑物、水體 和鐵路、高級(jí)公路，各礦區(qū)都不同程度地存在“三下”壓礦產(chǎn)資源的問題。長期以來，我國礦 山“三下”采礦方法主要采用村莊(城鎮(zhèn))搬遷、條帶、房柱開采和充填開采這幾種方法。其中，按照充填材料和輸送方式，礦山充填開采技術(shù)主要有以下幾種1、干式充填是將采集的塊石、砂石、土壤、工業(yè)廢渣等干式充填材料用人力、重力 或機(jī)械設(shè)備運(yùn)送到待充填區(qū)域，形成可壓縮的松散充填體。這樣的充填勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)成 本高、采場充填時(shí)間長、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，而且充填效果不理想。2、水力充填是借助水力將尾礦充入井下采空區(qū)。其不足之處是水力充填的充 填材料缺乏內(nèi)聚特性，不能形成穩(wěn)固自立的充填體，且采場需要大量脫水。3、膠結(jié)充填普遍采用硅酸鹽水泥或其它膠凝材料添加到低濃度水砂充填料中， 質(zhì)量濃度60% 68%，既提高了充填體強(qiáng)度，又易于實(shí)現(xiàn)輸送。但該工藝在使用中存在料 漿凝固慢、離析分層、強(qiáng)度低且不均勻等現(xiàn)象，而且還具有井下脫水時(shí)膠凝材料及細(xì)粒級(jí)尾 砂易流失，井下廢水、細(xì)泥污染環(huán)境，排水、排泥費(fèi)用高，采場回采周期長，生產(chǎn)效率低等問 題。對(duì)于采煤充填來說，一般所用充填骨料主要為煤矸石、尾礦、河砂、劣質(zhì)土等固體 廢棄物，細(xì)料一般為粉煤灰、高爐爐渣等。其不足突出表現(xiàn)為3個(gè)問題①充填料接頂困難， 充填效果差。由于膏體或似膏體料漿流動(dòng)性差，很難保證充填均勻，尤其料漿固化后干縮 30%左右，難以達(dá)到控制地表沉陷的目的。②輸送成本高。煤礦資源不像金屬礦體那樣相 對(duì)集中在較小的范圍，平面延展的范圍通常很大，充填料需要長距離輸送，采用泵送方式的 膏體或似膏體充填勢必增加充填成本。③煤矸石破碎成本增加充填成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠充分利 用廢棄物赤泥、膨脹充填效果好的、能夠解決采空區(qū)充填的主動(dòng)接頂和長距離輸送問題并 能控制地表變形的赤泥基流體膨脹充填材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種膨脹充填效果好的、工藝步驟簡單的赤泥基流體膨 脹充填材料的制作方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種赤泥基流體膨脹充填材料，其 特征在于由A、B兩種組分構(gòu)成，其中A組分由下列原材料按以下配比組成赤泥480 600kg/m3
粉煤灰180 300kg/m3固化劑60 100kg/m3水650 800kg/m3B組分為膨脹劑，其含量為0. 3 0. 5kg/m3充填時(shí)，將A組分與B組分混合。所述的膨脹劑是鋁粉。添加膨脹劑時(shí)，可根據(jù)所需膨脹率的大小來調(diào)節(jié)其添加量， 確保得出的赤泥基流體膨脹充填材料膨脹率在10% 30%。所述的固化劑是水泥、石灰或石膏粉中的一種或一種以上。上述赤泥基流體膨脹充填材料的制法，包括如下步驟(1)制備A組分a、初漿預(yù)制按照粉煤灰與水重量比1 1.3 1.35，混合攪拌均勻備用；b、A組分制備將初漿、赤泥、固化劑以及剩余質(zhì)量的水連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，快速 強(qiáng)力攪拌混合均勻；(2)充填時(shí)，將B組分膨脹劑均勻加入A組分中即可。按照上述組分及方法制得的赤泥基流體膨脹充填材料的膨脹率可達(dá)10% 30%，本赤泥基流體膨脹充填材料初凝時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，2小時(shí)開始固化，7天抗壓強(qiáng)度 超過2. 5MPa，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì) 對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的廢渣，一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn) 生1. 0 2. 0噸赤泥，中國作為世界第4大氧化鋁生產(chǎn)國，每年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬噸， 大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場堆放，占用了大量土地，也對(duì)環(huán)境 造成了嚴(yán)重的污染。赤泥中含有氧化鋁及硅質(zhì)材料等，其中氧化鋁與水反應(yīng)生成氣體，在充 填體內(nèi)形成氣泡，產(chǎn)生膨脹，硅質(zhì)材料作為充填體會(huì)形成含有結(jié)晶水的硅質(zhì)化合物，能夠增 強(qiáng)充填體的強(qiáng)度和含水量，將赤泥作為充填材料的組分，可以變廢為寶，使廢棄物得到充分 利用，節(jié)約了能源。本發(fā)明所具有的有益效果是提供一種赤泥基流體膨脹充填材料，本充填材料能 夠充分利用廢棄物赤泥，節(jié)約了能源，而且具有良好的膨脹性，膨脹率可達(dá)10% 30%，能 夠主動(dòng)施壓接頂充填采空區(qū)，從而有效控制地表，使地表無擾動(dòng)；本充填材料還具備良好的 流動(dòng)性，靠自然高差勢能達(dá)到自流，不需憑借機(jī)械外力；本充填材料的制作步驟簡單，而且 制得的充填材料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開始固化，7天抗壓強(qiáng)度超過2. 5MPa，可以滿足 及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì)對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的 支撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明實(shí)施例一1、原料A組分的具體原料為赤泥488. 5Kg,粉煤灰188. 8Kg、石膏5Kg、石灰 75. 5Kg以及水653. 7Kg ；B組分膨脹劑為鋁粉0. 31Kg。2、制法按照粉煤灰與水重量比1 1.31混合攪拌均勻制成初漿，然后將初漿、赤泥、石灰以及剩余質(zhì)量的水連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，快速強(qiáng)力攪拌混合均勻；充填時(shí)，將鋁粉均 勻加入A組分中即可。按照上述組分制得的赤泥基流體膨脹充填材料的膨脹率為10%。制得的充填材 料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開始固化，8小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)0. 4MPa, 24小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá) 0. 7MPa, 72小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到1. 5Mpa, 7天抗壓強(qiáng)度2. 6MPa,將本充填材料應(yīng)用于充填采空 區(qū)，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，從而對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，達(dá)到 控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。實(shí)施例二1、原料A組分的具體原料為赤泥521. ^(g、粉煤灰197. 8Kg、水泥10. 7Kg、石灰 85Kg以及水682. 5Kg ；B組分膨脹劑為鋁粉0. 46Kg。2、制法按照粉煤灰與水重量比1 1.33混合攪拌均勻制成初漿，然后將初漿、赤 泥、石膏粉以及剩余質(zhì)量的水輸入攪拌槽內(nèi)，快速強(qiáng)力攪拌混合均勻，充填時(shí)，將鋁粉均勻 加入A組分中即可。按照上述組分制得的赤泥基流體膨脹充填材料的膨脹率為18%。制得的充填材 料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開始固化，8小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)0. 5MPa, 24小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá) 0. 9MPa, 72小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到1. 7Mpa, 7天抗壓強(qiáng)度超過2. 9MPa,將本充填材料應(yīng)用于充填 采空區(qū)，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，從而對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐， 達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
權(quán)利要求
1.一種赤泥基流體膨脹充填材料，其特征在于由A、B兩種組分構(gòu)成，其中 A組分由下列原材料按以下配比組成赤泥 480 600kg/m3粉煤灰 180 300kg/m3固化劑 60 100kg/m3水650 800kg/m3B組分為膨脹劑，其含量為0. 3 0. 5kg/m3充填時(shí)，將A組分與B組分混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤泥基流體膨脹充填材料，其特征在于所述的膨脹劑是鋁粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤泥基流體膨脹充填材料，其特征在于所述的固化劑是水 泥、石灰、石膏粉中的一種或一種以上。
4.一種權(quán)利要求1所述赤泥基流體膨脹充填材料的制法，其特征在于包括如下步驟(1)制備A組分a、初漿預(yù)制按照粉煤灰與水重量比1 1. 3 1. 35，混合攪拌均勻備用；b、A組分制備將初漿、赤泥、固化劑以及剩余質(zhì)量的水按配比連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，快 速強(qiáng)力攪拌混合均勻；(2)充填時(shí)，將B組分膨脹劑均勻加入A組分中即可。
全文摘要
本發(fā)明屬于采礦領(lǐng)域，特別涉及一種在充填法采礦中使用的赤泥基流體膨脹充填材料，該材料由A、B兩種組分構(gòu)成，A組分由下列赤泥、煤灰、固化劑和水組成，B組分為膨脹劑，充填時(shí)，將A組分與B組分混合。本充填材料能夠充分利用廢棄物赤泥，節(jié)約了能源，而且具有良好的膨脹性，膨脹率可達(dá)10％～30％，能夠主動(dòng)施壓接頂充填采空區(qū)，從而有效控制地表，使地表無擾動(dòng)；本充填材料還具備良好的流動(dòng)性，靠自然高差勢能達(dá)到自流，不需憑借機(jī)械外力；本充填材料的制作步驟簡單可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì)對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
文檔編號(hào)C04B38/02GK102101788SQ201010615079
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉樹江, 宋玉璽, 崔云德, 李志佩, 王向宏, 王德良, 王振剛, 王葦, 石建新, 郭傳軍, 韓吉玉 申請(qǐng)人:淄博市王莊煤礦