[发明专利]矿井采空区的填筑方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于矿井建设领域，尤其涉及一种矿井采空区的填筑方法和系统。

背景技术

开采出矿石之后在矿山中留下的采空区，常常需要进行填充。采空区填充 技术在不断的进步。目前，比较先进的技术主要有两类：

1)将胶凝材料与填充料(土料、尾矿泥砂、以及碎石等)拌合形成均质 的、高流动度的混合料浆体，采用完全借助重力使混合料浆体自行流动、经管 道输入至采空区的输送方式进行充填。采用这种技术，因混合料浆体的含水量 大，所形成的固化体孔隙率大、抗压强度低；因此，在满足同样固化体强度的 条件下，固化剂的掺量比低含水量的混合料需要的固化剂用量大；且为了达到 在重力下自流的要求，要求混合料中的含水量足够高，而为了保证高含水量的 混合料在传输过程不发生离析沉淀，必然要增加一些可维持混合料流动性而对 固化体强度无贡献的外掺剂；这些特点必然增加了固化剂的经济成本；且经一 定时间输送后沉积在输送管壁上的沉积物会硬化而堵塞管道，增加了清理维护 检修的成本。

2)将固化剂与填充料制备成膏状的砂浆，通过泵送输入至采空区进行充 填。该技术因采用泵送装置为输送动力，虽然填充料的含固量有所提高，但含 水量仍然较高，同样存在前述技术存在的技术缺陷；且输送效率有限，仅为 50-180m³/h。

总之，在现有技术中的采空区回填项目中，存在为保证固化剂与填充 料的混合料浆体的高流动性，混合料中含水量大、含固量低而导致的固化 剂成本高、回填过程中带入矿井过量水分而增加安全隐患、输送效率低等 缺陷。

发明内容

本发明涉及一种矿井采空区的填筑方法，解决了现有技术中为保证固 化剂与填充料的混合料浆体的高流动性，混合料中含水量大、含固量低而 导致的固化剂成本高、回填过程中带入矿井过量水分而增加安全隐患、输 送效率低等问题。

本发明一方面提供一种矿井采空区的填筑方法，包括：

S1.将填充料和固化剂注入主体管道中；以及

S2.在主体管道中注入压缩空气，以利用压缩空气将填充料和固化剂传 输至填筑地，其中，填充料与固化剂在传输过程中充分混合以形成混合料。

根据本发明的一个实施例，上述矿井采空区的填筑方法还包括：

S3.将混合料摊铺于填筑地。

根据本发明的一个实施例，步骤S1还包括：

将固化剂与填充料初步混合后注入主体管道中，并使二者在主体管道 中充分混合；或者

将填充料与固化剂分别注入主体管道中，并使二者在主体管道中充分 混合；或者

将固化剂与填充料充分混合后注入主体管道中。

根据本发明的一个实施例，步骤S3包括采用可移动的皮带运输机将混 合料传输并采用振捣装置将混合料摊铺于填筑地。

根据本发明的一个实施例，上述矿井采空区的填筑方法还包括在主体 管道上增设至少一个二级压缩空气注压管，以向主体管道中注入压缩空气。

根据本发明的一个实施例，固化剂为粉体状态或浆体状态，并且固化 剂包括无机胶凝材料或者无机胶凝材料与化学外掺剂的混合物。

根据本发明的一个实施例，固化剂与填充料的比例为10～60wt.％： 40～90wt.％。

根据本发明的一个实施例，主体管道中的压缩空气的压力为 50-1500kN/m²。

根据本发明的一个实施例，浇注固化土中含固量为2～9wt.％，其中含 固量为混合料在105℃充分烘干后与原混合料中所含水的质量百分比；浇 注固化土以JG3021混凝土坍落度仪测得的塌落度为100～280mm；并且浇 注固化土以GBT_2419-2005水泥胶砂流动度测定方法测得的流动度为 105～150mm。

根据本发明的一个实施例，填充料包括矿山开采产生的尾矿泥砂、矿 山开采产生的砂石、天然土料或砂石料中的任一种或多种的混合物。

根据本发明的一个实施例，主体管道由金属材料、合金材料及有机材 料构成，内径为300～2000mm，最低输送长度为20m。