泡沫尾砂胶结充填材料及制作方法 【技术领域】
本发明涉及对各种矿山采空区进行胶结充填用的一种材料及制作方法，特别是一种泡沫尾砂胶结充填材料及制作方法。
背景技术
我国是矿产资源大国，也是矿产资源生产和消耗大国。采矿是矿产资源开发和利用的基础，但是采矿在为人类提供原材料的同时，也不可避免地会扰动和破坏地表环境。随着工业社会的飞速发展，矿产需求量迅速增加，资源开发利用引发的环境破坏和废料排放，已成为相当严峻的问题。目前我国各类矿山企业年产矿石50亿吨左右，矿山累计积存尾矿80亿吨，其中金属矿山堆存尾矿50亿吨，每年递增各类尾矿3亿吨以上，占全国工业固体废料排放量的85％以上。特别是我国大多数矿山生产规模小，工艺技术落后，生产盲目性、被动性大，导致矿山环境严重恶化，给自然生态环境和社会经济生活带来了很大的负面影响。
矿山充填，尤其是矿山胶结充填，是有效回采矿产资源、实现矿业可持续发展的重要保障。矿山胶结充填不但在回收高品质矿产资源时可使矿山获得更好的经济效益，而且可提高资源效率、有效地回收难采矿床资源、减少对环境的破坏和保护自然环境。
充填材料及制作方法是矿山胶结充填的核心技术之一。现有的充填材料多为分级尾砂或地表棒磨砂，尾矿利用率低，大量的尾矿需要地表排放，不仅占用了大量土地，而且带来了环境污染、地质灾害等诸多问题。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有充填材料造成尾矿利用率低、地表占用面积大导致环境污染、地质灾害的缺陷，发明一种以全尾砂为主要骨料的泡沫尾砂胶结充填材料及制作方法。
本发明的目的是通过以下措施来达到的：
所述泡沫尾砂胶结充填材料，由水泥、尾砂、粉煤灰、减水剂和发泡剂组成，各组成部分的重量百分比为：
水泥：15.0～50.0％；
尾砂：40.0～85.0％；
粉煤灰：0～30.0％；
减水剂：0～1.0％；
发泡剂：0～0.3％。
所述尾砂为各种选矿废料。
所述尾砂包括分级尾砂和全尾砂。
所述水泥系指标号为325#或425#的硅酸盐或矿渣水泥，或同标号的其他水泥；尾砂包括分级尾砂和全尾砂；粉煤灰包括分级和未分级粉煤灰；减水剂系指市场上通用的各种减水剂；发泡剂是土工专用发泡剂。
所述泡沫尾砂胶结充填材料的制作方法如下：
在常温下，将水泥、尾砂、粉煤灰、减水剂按所述的比例混合，加入水进行搅拌成浆状，其水灰比小于1.5，再将所述比例的发泡剂，制备成泡沫加入到搅拌好的混合料中再次搅拌，使加入的泡沫在混合料中均匀分布，即构成泡沫尾砂胶结充填材料。
所述气泡的孔径大小在30～300μm，孔隙均匀分布，气泡的容重在0.2～0.8kN/m3，占成品体积的0～50％。
本发明的积极效果如下：本发明采用的充填材料，其中的骨料为全尾砂，采用全尾砂作为地下空洞、特别是采空区的胶结充填的主力材料，大大增加了尾砂利用率，有效减少了地表尾砂的堆积；采用发泡剂产生的致密而细小气泡群的润滑作用，提高充填浆体的流动性，降低水的用量，溢流水大幅减少，材料不离析，实现井下管路自流输送，充填体的有效体积较目前广泛应用的脱水工艺提高25％以上，降低了井下排水费用，改善了井了作业环境。
【具体实施方式】
实施例1：
按重量百分比将16.10％的水泥、66.20％的尾砂、17.00％的粉煤灰、0.68％的减水剂混合，在常温下加水后进行搅拌(说明：水是通过对尾砂进行水力造浆或风水联动造浆的方式进行添加的，水的添加量可通过尾砂浆体的浓度来控制)，然后将0.02％的发泡剂制备成泡沫后加入到搅拌好的混合料中再次搅拌，泡沫的孔径大小在30～500μm，孔隙均匀分布，泡沫的容重在0.2～0.8kN/m3，加入的泡沫在混合料中均匀分布后，通过自流输送的方式输送到井下采场进行胶结充填。
实施例2：
按重量百分比将25.00％的水泥、74.55％的尾砂、0.25％的减水剂混合，在常温下加水后进行搅拌(说明：水是通过对尾砂进行水力造浆或风水联动造浆的方式进行添加的，水的添加量可通过尾砂浆体的浓度来控制)，然后将0.2％的发泡剂制备成泡沫后加入到搅拌好的混合料中再次搅拌，泡沫的孔径大小在30～500μm，孔隙均匀分布，泡沫地容重在0.2～0.8kN/m3，加入的泡沫在混合料中均匀分布后，通过自流输送的方式输送到井下采场进行胶结充填。
实施例3：
按重量百分比将20.00％的水泥、79.78％的尾砂、0.20％的减水剂混合，在常温下加水后进行搅拌(说明：水是通过对尾砂进行水力造浆或风水联动造浆的方式进行添加的，水的添加量可通过尾砂浆体的浓度来控制)，然后将0.02％的发泡剂制备成泡沫后加入到搅拌好的混合料中再次搅拌，泡沫的孔径大小在30～500μm，孔隙均匀分布，泡沫的容重在0.2～0.8kN/m3，加入的泡沫在混合料中均匀分布后，通过自流输送的方式输送到井下采场进行胶结充填。
矿山充填，尤其矿山胶结充填是有效回采矿产资源、实现矿业可持续发展的重要保障。矿山胶结充填正在逐步成为采矿工业的关键技术，它不但在回收高品质矿产资源时可使矿山获得更好的经济效益，而且可提高资源效率、有效地回收难采矿床资源、减少对环境的破坏和保护自然环境。
充填材料与工艺技术是充填采矿法的核心技术之一，高性能泡沫尾砂胶结充填技术是针对矿山采空区回填的一种新型充填材料与工艺技术，它将尾砂(包括全尾砂)、胶凝材料、水、预先制备的泡沫及添加剂按照比例混合搅拌形成新型充填材料，并利用管道自流输送进行充填。本发明采用的充填材料中骨料为全尾砂，采用全尾砂充填大大增加了尾砂利用率，有效减少了地表尾砂的堆积。新型充填材料采用了微小泡沫群的润滑技术，气泡直径小、结构稳定；利用大量致密而细小气泡群的润滑作用，提高了充填浆体的流动性，降低了水的用量，溢流水大幅减少，材料不离析，实现井下管路自流输送，充填体的有效体积较目前广泛应用的脱水工艺提高25％以上，降低了井下排水费用，改善了井下作业环境，具有显著的综合技术经济优势和推广应用价值。