[发明专利]一种利用废旧汽车轮胎分材质制备的煤矿采空区充填膏体及其制备方法

说明书

一种适用于煤矿充填开采的利用废旧汽车轮胎分材质制备的煤矿采空区充填膏体及其制备方法，属于胶结充填材料技术领域，可解决现有废旧橡胶回收利用率低以及煤矿膏体充填原材料成本高、来源窄的问题，本发明将废旧汽车轮胎无需化学处理，仅需简单物理裁剪与破碎的情况下，实现完全回收并分类利用，解决了废旧汽车轮胎污染环境、占用土地的问题，扩充了膏体充填原材料的来源，而且，提升了膏体充填材料在井下硫酸盐环境中抗腐蚀的能力，极大的改善了抗收缩性能，对微裂缝繁殖与生长的抑制作用是很明显的，提高了抗折能力、抗冲击性能、保障了膏体充填材料的长期稳定。

技术领域

本发明属于胶结充填材料技术领域，涉及一种适用于煤矿充填开采的利用废旧汽车轮胎分材质制备的煤矿采空区充填膏体及其制备方法。

背景技术

煤矿在我国的能源结构中占据主导地位，但煤矿的开采对生态环境造成的危害也是有目共睹的，主要包括采煤导致的地表塌陷、煤矸石堆积及矿区生态环境的破坏，其中地表塌陷对环境的影响尤为严重，可对房屋、湖泊、管线、桥梁和铁路等造成破坏，也可能引起隔水层破坏导致地下水流失。随着浅表煤矿逐渐减少，必须开采深部煤矿资源和“三下”（建构筑物下、铁路下、近水体下）煤矿资源，开采难度大、成本高。充填开采技术不但解决了“三下”压煤和深部煤矿资源的开采技术难题，还可以提高煤矿资源的采出率，合理的利用煤矸石、粉煤灰，阻止上覆岩层发生大规模的下移，同时保护了生态系统。

随着国家对生态系统和环境保护的要求越来越高，以前粗犷式的开采方式已经不在适合国家的发展战略，膏体充填开采技术得到了充分的肯定和重视，它是一种将多种废弃材料与水泥和水按照一定的配比混合后，具有较好流动性、保水性和可塑性的胶结体，通过泵送或者在自身重力作用下输送到采空区进行充填的煤矿开采技术。充填材料是充填开采技术的核心内容，以往的膏体充填所用的材料一般为煤矸石、粉煤灰、炉渣和水泥等，随着国家对这些材料的重新开发利用，导致了这些材料成本升高，还有许多使用充填技术经常遇到的问题，在井下复杂的硫酸盐环境中使用时，充填材料的强度受到了很大的影响，抗地压冲击的能力较差，容易产生微裂缝并且逐渐扩展。因此，需要一种成本较低，能够提高充填材料流动性、抗收缩和抗微裂纹扩展，抗地压冲击，并且在硫酸盐环境中强度基本不受影响的材料来解决上述的问题，保证充填材料的稳定性。

我国是轮胎生产、消费大国，同时我国也是废旧轮胎数量全球第一大国。2016年全国废旧轮胎产生量在3亿条左右，重量达1000万吨以上。并且每年产生的废旧轮胎正在以8%~10%的速度急剧增加，到2020年，我国废旧轮胎数量将达2000万吨。随着废旧橡胶轮胎污染程度越来越严重，废旧橡胶成为继白色污染之后又一大污染——黑色污染。如何有效回收利用，防止对环境造成污染，这既是一个世界性难题，也是我国再生资源回收利用面临的一个新课题。随着环保问题的不断升级，国家也陆续出台了一系列关于废旧轮胎及废旧橡胶的相关政策，目前废旧轮胎综合利用途径主要包括翻新、再生胶、热能利用和热解等，但这些综合利用都会存在废弃橡胶利用量不大和成本高的问题，回收利用率仅为15%左右，在我国，对于废旧汽车轮胎的处理方法较粗放，有直接采用整体处理的，但这部分处理的量较少，且缺乏对轮胎内不同材料的分类处理，缺乏将轮胎拆解，把拆解得到的各种材料按照特殊属性进行分类，然后利用各部分材料的特性有目的的再利用，所以合理、经济的再利用废旧汽车轮胎成为一个亟待解决的问题。

综上所述，煤矿膏体充填的原材料面临成本高、来源窄等问题，在井下复杂的环境中，要求膏体充填材料具有能够抵抗地压冲击，抵抗微裂纹扩展的能力，具有较好的抗折能力，并且在硫酸盐环境中充填膏体极容易腐蚀，导致强度降低等问题。而废旧汽车轮胎由于回收利用率低、再利用成本高，占用空间，污染环境，将废旧汽车轮胎经过简单的物理处理，并对各部分材料按照特性进行分类，制备成膏体充填的原材料，分别部分替换膏体充填材料内的粗骨料、细骨料和纤维增强体，将两者结合，既满足充填材料的要求，还解决了充填材料目前存在的不足，而且充分利用并处理了废旧汽车轮胎，使其变废为宝。

发明内容