一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法
【專利摘要】本發明公開了一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法。技術方法為：采用礦井施工產生的石鹽（氯化鈉）+氯化鎂母液+凝結劑配方，按照一定比例攪拌混合成充填漿料，通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶空區，進行充填硬化成型，充填料、礦體和豎井混凝土井筒之間形成了穩固膠結體，充填后防止了井筒下沉，滿足大型采礦設備運輸和正常采礦生產的安全要求。本發明充分利用施工產生的石鹽，溶腔修復充填料與礦體和井筒緊密結合，修復充填料強度大于礦體自身要求，解決了井筒下沉等危險問題，滿足了豎井施工要求，保證工程建設和礦山生產正常運行。是目前可溶性固體鉀鹽礦礦井混凝土施工溶腔修復非常有效且最具推廣應用價值的實用技術。
【專利說明】一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，特別涉及到地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦旱采工藝，豎井施工建設中井筒壁后形成溶腔的充填修復技術，是一種井筒溶腔充填修復方法，屬于采礦【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，固體鉀鹽礦主要來自于鹽湖鹵水蒸發和地下開采。鉀鹽礦的地下開采多采用旱采，豎井施工過程中穿過了礦體，同時穿過了含水層，由于鉀鹽礦水溶性較強，地下水和上部頂板施工的水順著井壁下滲進入礦體造成礦體中氯化鎂溶解而形成溶腔。如果溶腔不及時進行修復，豎井將出現偏移、下落等極度危險的情況，給采礦生產帶來影響，存在極大安全隱患。
[0003]礦井井筒壁后溶腔是指地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦采礦工程豎井混凝土施工建設中，可溶性固體鉀鹽礦與豎井之間由于鉀鹽礦被水溶解，在施工井筒壁后形成大面積的溶腔，無法采用混凝土修復。
[0004]目前國內外可溶性固體鉀鹽礦的地下開采沒有成熟的技術。由于鉀鹽礦性質特殊，用常規的混凝土進行充填不但不能解決問題，結果適得其反，其原因在于混凝土是水硬性材料，在未完全凝固硬化時進入溶腔和鉀鹽礦接觸，結果是混凝土中的水被鉀鹽礦吸出，鉀鹽礦繼續溶解，而混凝土則失去水分不能凝結，呈粉狀。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對地下埋藏鉀鹽礦豎井施工建設過程中由于鉀鹽礦溶解而在井筒壁后形成大面積的溶腔，提供一種鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法。該方法采用礦井施工產生的石鹽(氯化鈉)+氯化鎂母液+凝結劑的充填修復配方，按照一定比例攪拌混合成充填漿料，通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶腔區，進行充填硬化成型，充填料、礦體和豎井混凝土形成穩固的凝結體，充填后防止了井筒下沉，滿足大型采礦設備運輸和正常采礦生產的安全要求。
[0006]本發明溶性固體鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法技術方案為:
[0007]采用礦井施工產生的石鹽+氯化鎂母液+凝結劑的充填劑，按照石鹽:氯化鎂母液:凝結劑的質量比為50?75:20?40:5?10的比例攪拌混合成充填漿料，通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶腔區，進行充填硬化成型，凝結成型的時間為0.5?2小時，充填后溶腔修復充填料抗壓強度為0.80?5.0Mpa,充填料和礦體及豎井混凝土之間形成穩固的膠結體。
[0008]所述的石鹽是指旱采礦井施工建設產生的氯化鈉礦體，其中氯化鈉即NaCl含量大于90%，粒度為2?30 mm ;
[0009]所述的氯化鎂母液為地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦采礦工程建設排放的氯化鎂飽和母液，或者氯化鎂與氯化鉀或/和氯化鈉混合物的一種或多種組合兩相/三相平衡的飽和母液，其中氯化鎂濃度不低于24% ；
[0010]所述的凝結劑為天然白云石礦煅燒后的氧化鈣鎂即Mg0.CaO混合物或氧化鎂即MgO輕燒粉。
[0011]所述充填料和礦體及豎井混凝土之間形成了穩固的膠結體，是指豎井井筒與礦體之間加入充填料并與豎井混凝土和鉀鹽礦礦體形成的膠結體。
[0012]所述的輸送至豎井井筒壁后溶腔，是將充填料漿用灌漿泵或加壓泵通過溜灰管輸送到溶腔區。
[0013]所述的混凝土是指常規的硅酸鹽水泥混凝土。
[0014]本發明公開了一種可溶性固體鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，是保證內陸地區地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦資源開發以及地下旱采采礦工程施工安全的工藝方法之一。
[0015]本發明由于“石鹽(NaCl)+氯化鎂母液+凝結劑”充填料漿具有一定的流動性，將其注入井下與井筒和礦體都膠結在一起，防止鉀鹽礦繼續被水溶解，可以對井筒溶腔進行很好的修復。由于充填料采用的石鹽是旱采礦井施工建設產生的氯化鈉礦體，氯化鎂母液為采礦工程建設排放的氯化鎂、氯化鈉和氯化鉀的三相飽和母液，這樣既做到了資源綜合利用，又解決了采礦安全問題，滿足大型采礦設備運輸和正常采礦生產的安全要求。
[0016]本發明具有以下實際應用效果:充分利用施工產生的石鹽，溶腔修復充填料與礦體和井筒緊密結合，修復充填料強度大于礦體自身要求，解決了井筒下沉等危險問題，滿足了豎井施工要求，保證工程建設和礦山生產正常運行。本技術較適用于解決地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦旱采礦井混凝土施工形成溶腔影響采礦安全生產的問題，是目前可溶性固體鉀鹽礦礦井混凝土施工溶腔修復非常有效且最具推廣應用價值的實用技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面詳細結合附圖描述本發明的實施例，對實施例的描述中將變得明細和容易理解本發明上述或附加方面和優點。所述的實施例，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0018]圖1為本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，是將石鹽(氯化鈉)、氯化鎂母液以及凝結劑攪拌后形成具有流動性的料漿，然后輸送至豎井井筒壁后溶腔，經過一定時間后充填漿料硬化成型并與井筒和礦體都膠結在一起，具體步驟如下:
[0020]采用礦井施工產生的石鹽+氯化鎂母液+凝結劑的充填劑，按照石鹽:氯化鎂母液:凝結劑的質量比為50?75:20?40:5?10的比例攪拌混合成充填漿料，通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶腔區，進行充填硬化成型，凝結成型的時間為0.5?2小時，充填后溶腔修復充填料抗壓強度為0.80?5.0Mpa,充填料和礦體及豎井混凝土之間形成了穩固的膠結體，
[0021]所述的石鹽是指旱采礦井施工建設產生的氯化鈉礦體，其中氯化鈉即NaCl含量大于90%，粒度為2?30 mm ;
[0022]所述的氯化鎂母液為地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦采礦工程建設排放的氯化鎂飽和母液，或者氯化鎂與氯化鉀或/和氯化鈉混合物的一種或多種組合兩相/三相平衡的飽和母液，其中氯化鎂濃度不低于24% ；
[0023]所述的凝結劑為天然白云石礦煅燒后的氧化鈣鎂(MgO ? CaO)混合物或氧化鎂即MgO輕燒粉。
[0024]所述充填料和礦體及豎井混凝土之間形成了穩固的膠結體，是指豎井井筒與礦體之間加入充填料并與豎井混凝土和鉀鹽礦礦體形成的膠結體。
[0025]所述的輸送至豎井井筒壁后溶腔，是將充填料漿用灌漿泵或加壓泵通過溜灰管輸送到溶腔區。
[0026]所述的混凝土是指常規的硅酸鹽水泥混凝土。
[0027]如圖1所示，本發明的一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，首先將旱采礦井施工建設產生的石鹽(氯化鈉)、氯化鎂母液以及凝結劑攪拌后形成具有流動性的料漿。例如，在本發明的一個示例中，在井上將石鹽供給到攪拌槽中并調節供給量，同時將凝結劑從料倉中供給到攪拌槽中并調節供給量，另外，將氯化鎂母液供給到攪拌槽，最后攪拌成充填料漿。可選地，石鹽(氯化鈉):氯化鎂母液:凝結劑混合物的質量比為50~75:20~40:5~10。根據試驗，養護齡期越長，強度越高。
[0028]隨后通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶腔區，進行充填硬化成型，凝結成型的時間為0.5~2小時，充填后溶腔修復充填料抗壓強度為0.80~5.0Mpa,充填料和礦體及豎井混凝土之間形成了穩固的膠結體。
[0029]以下所有實施例均為模擬井下試驗的過程，制樣養護在井上進行。
`[0030]實施例1按照石鹽:氯化鎂母液:氧化鎂(MgO)的質量比為75:20:5，在常溫條件下，加入1388千克石鹽(NaCl)、370千克氯化鎂母液、92千克氧化鎂(MgO)采用混凝土攪拌混合機進行混合攪拌，混合時間為5分鐘，混合壓實I小時后凝結成型為Im3的混合充填料漿，分別在以下時間進行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強度，結果如表1所示。
[0031]表1
[0032]
時間(天) [I[3[7[15[30 強度(MPa) ~2?5Tl5?0
[0033]實施例2:按照石鹽(NaCl):氯化鎂母液:氧化鎂(MgO)的質量比為50:40:10，在常溫條件下，加入870千克石鹽(NaCl)、696千克氯化鎂母液、174千克氧化鎂(MgO)采用混凝土攪拌混合機進行混合攪拌，混合時間為5分鐘，混合壓實2小時后凝結成型為Im3的混合充填料漿，分別在以下時間進行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強度，結果如表2所示。
[0034]表2
[0035]
時間(天) [I[3[7[15[30 強度(MPa) 0?8Tl~T792?2
[0036]實施例3:按照石鹽(NaCl):氯化鎂母液:氧化鎂(MgO)的質量比為68:25:7，在常溫條件下，加入1238千克石鹽(NaCl)、455千克氯化鎂母液、127千克氧化鎂(MgO)采用混凝土攪拌混合機進行混合攪拌，混合時間為5分鐘,混合壓實1.5小時后凝結成型為Im3的混合充填料漿，分別在以下時間進行充填材料試模取樣測試其充填材料抗壓強度，結果如表3所示。
[0037]表3
[0038]
【權利要求】
1.一種可溶性固體鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，其特征在于: 采用礦井施工產生的石鹽+氯化鎂母液+凝結劑的充填劑，按照石鹽:氯化鎂母液:凝結劑的質量比為50?75: 20?40:5?10的比例攪拌混合成充填漿料，通過施工溜灰管管道用泵輸送到豎井井筒溶腔區，進行充填硬化成型，凝結成型的時間為0.5?2小時，充填后溶腔修復充填料抗壓強度為0.80?5.0Mpa，充填料和礦體及豎井混凝土之間形成穩固的膠結體。
2.根據權利要求1所述的一種可溶性固體鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，其特征在于:所述的石鹽是指旱采礦井施工建設產生的氯化鈉礦體，其中氯化鈉即NaCl含量大于90%,粒度為2?30 mm ; 所述的氯化鎂母液為地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦采礦工程建設排放的氯化鎂飽和母液，或者氯化鎂與氯化鉀或/和氯化鈉混合物的一種或多種組合兩相/三相平衡的飽和母液，其中氯化鎂濃度不低于24% ； 所述的凝結劑為天然白云石礦煅燒后的氧化鈣鎂即Mg0.CaO混合物或氧化鎂即MgO輕燒粉。
3.根據權利要求1所述的一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，其特征在于:所述充填料和礦體及豎井混凝土之間形成了穩固的膠結體，是指豎井井筒與礦體之間加入充填料并與豎井混凝土和鉀鹽礦礦體形成的膠結體。
4.根據權利要求1所述的一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，其特征在于:所述的輸送至豎井井筒壁后溶腔，是將充填料漿用灌漿泵或加壓泵通過溜灰管輸送到溶腔區。
5.根據權利要求1所述的一種可溶性鉀鹽礦井筒溶腔充填修復的方法，其特征在于:所述的混凝土是指常規的硅酸鹽水泥混凝土。
【文檔編號】E21F15/00GK103498695SQ201310426525
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】曾波, 王國棟, 徐翔, 張鄞, 余波 申請人:云南省化工研究院, 云南中寮礦業開發投資有限公司