[發(fā)明專利]金屬礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料及其工藝和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210527206.4
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN115010458A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季毛偉;周景奎;曲效成;張夢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京安科興業(yè)礦山安全技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26
• 代理公司: 北京頭頭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿;劉鋒

本發(fā)明涉及煤礦井下充填技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種金屬礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料及其工藝和應(yīng)用。該煤礦井下充填材料以重量百分比計算，由以下組分制得：膠固粉5％～6％，粉煤灰27％～31％，金屬礦溢流尾砂21％～27％，水41％～42％；所述金屬礦溢流尾砂為分級后的超細溢流尾砂，其中400目以下粒徑的顆粒含量≥55％。本發(fā)明利用區(qū)域金屬礦山所產(chǎn)溢流尾砂等固廢通過合理配比制成充填材料，并通過合理的工藝將其充填到煤炭礦山的井下采空區(qū)，解決了尾砂固廢堆存的企業(yè)及社會環(huán)境問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦井下充填技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料及其制備工藝。

背景技術(shù)

金屬礦山溢流尾砂固廢是近兩年來行業(yè)變革所帶來的全新企業(yè)及社會課題。一直以來，金屬礦山開采選礦后的固廢尾砂，普遍水力旋流后的分級粗尾砂為井下空區(qū)充填集料，溢流尾砂則排放至尾礦庫。近年來，隨著無尾礦山發(fā)展理念的持續(xù)增強、傳統(tǒng)尾礦庫庫容告急、新建尾礦庫無望等因素制約，礦山企業(yè)創(chuàng)新了“充細留粗”的全新發(fā)展思路，將傳統(tǒng)充填粗尾砂作為建筑砂原料出售，原溢流尾砂則作為充填集料，用于井下充填。但受限于市場需求量、充填膠凝材料、井下空區(qū)規(guī)模等不確定因素，理想狀態(tài)下的粗尾砂資源化及溢流充填量后，仍將有5％左右的溢流尾砂將處于地表堆存狀態(tài)。

以煤炭為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)在很長時間內(nèi)仍將難以改變。為有效解放壓煤資源，充填開采是最理想、最安全的實施工藝，充填集料一般采用粉煤灰、爐渣等區(qū)域廉價工業(yè)固廢。但近年來，隨著固廢綜合利用的技術(shù)導(dǎo)向，傳統(tǒng)粉煤灰、爐渣也都成為了寶貴資源，在建材市場中售價水漲船高，早期的固廢已為資源，給缺矸石骨料的礦井附加了極高的充填成本。

綜上，為解決金屬礦山超細溢流尾砂無處堆存以及煤炭礦山采空區(qū)無料可充的問題，尋求合適的充填膠凝材料與充填配比，并通過合理的應(yīng)用工藝對其進行充填，成為建設(shè)綠色無尾礦山，幫助煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

目前，針對以尾砂為骨料進行的礦山充填研究較為廣泛，但針對溢流尾砂為骨料的研究還存在不足。如

CN1238292C(似膏體充填用的膠凝材料、料漿制備充填工藝)，其中膠凝材料1％～15％，細粒級物料為5％～50％，調(diào)節(jié)劑為0％～2％，余為充填骨料和水。膠凝材料中含鈣的非晶化和微晶化物料：含硫的激發(fā)性物料：堿性的激發(fā)性物料：活性物料：似膏體膠凝物料的骨料：調(diào)節(jié)劑＝(20％～93％)：(0～40％)：(7％～50％)：(0～50％)：(0～10％)。但是該發(fā)明的骨料中溢流尾砂只占比5％～30％，且28天固化強度為1～1.8Mpa，強度較低，膠凝材料占比10％，占比較大。

CN113800859A(一種全尾砂膠結(jié)充填專用膠固粉及其制備方法)，包括膠固粉主料和改性劑，所述的膠固粉主料由以下重量百分數(shù)的原料組成：水淬渣：55％～80％、電石渣：5％～20％、氟石膏：10％～30％、水泥熟料：5％～10％、鹽泥5％～20％。CN106587789(一種多功能鐵礦全尾砂新型充填材料)，主要由鐵礦全尾砂、水泥、水按照57％～63％：10％～15％： 27％～29％的重量比制成等，該種膠固粉或充填材料只針對全尾砂進行膠結(jié)充填。

CN113800847A(一種利用礦山尾砂制成的采空區(qū)充填料)，由烷基苯磺酸鹽2％～6％；脂肪醇醚硫酸鹽5％～10％；穩(wěn)泡劑2～4％；凝固劑4％～6％；硅酸鹽水泥10％～15％；尾砂25％～ 30％；其余為水在常溫常壓下混合攪拌均勻并經(jīng)高壓發(fā)泡制得。該發(fā)明所膠結(jié)的尾砂骨料粒徑在37μm～74μm，也即+400目～-200目，粒徑較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種金屬礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料的制備工藝。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種金屬礦溢流尾砂制備的煤礦井下充填材料的用途。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝巳缦录夹g(shù)方案：