[發明專利]一種自密實充填膏體及其制備工藝

在審

• 申請號: 201210399737.6
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102924010A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 馮國瑞;郭曉彥;郭育霞;韓玉林;郝峻青;董慧珍;高鴻宇;張丕林
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明一種自密實充填膏體及其制備工藝，屬于建筑材料領域，涉及一種適用于煤礦充填開采的具有自密實性能的充填材料及其制備工藝的技術方案。

背景技術

我國是煤炭資源大國，也是煤炭資源生產和消耗大國，煤礦開采是煤炭資源開發和利用的基礎。目前我國煤礦的“三下”壓煤約為137.9億噸，其中建筑物下壓煤87.6億噸，約占整個壓煤量的63.5%。隨著工農業生產的發展，建筑物下壓煤有增大的趨勢，很多礦區建筑下壓煤占到礦區可采儲量的60%，嚴重制約著礦區的生產和可持續發展。充填開采是解決“三下”壓煤的有力方法，它不僅可提高資源回收率產生較好的經濟效益，而且可有效地減少對環境的破壞。

按照充填材料和輸送方式，充填開采主要經歷了干式充填、水力充填和膠結充填三個階段，由于干式充填和水力充填的諸多不足，如干式充填效率低、生產能力低、勞動強度大，水力充填工藝復雜、排水費用高、充填量小、充填體強度不高等，膠結充填逐漸成為目前最重要的充填方法。

膠結充填，是將采集和加工的細砂等惰性材料，如碎石、河砂、尾砂和戈壁集料，摻入適量的膠凝材料，如水泥和石灰，加水混合攪拌制成漿體或膏體，再沿鉆孔、管道等向采空區輸送和堆放,?然后使漿體在采空區脫去多余的水或不脫水，形成具有一定強度和整體性的充填體。

膠結充填的充填體強度大，充填速度快，充填量大，工藝簡單。隨著材料科學的發展，膠結材料類型多元化，加上摻合料的多樣化，使漿體、膠體或膏體的成份更加復雜和多樣，再加上漿體輸送工藝的發展，使膠結充填發展趨于成熟。膠結充填包括尾砂膠結充填、塊石膠結充填、高濃度全尾砂膠結充填、膏體泵送充填、高水速凝充填。

其中，膏體充填技術是將矸石或矸石與碎石的混合料等固體廢物在地面加工成的膏狀漿體，通過管道泵送到井下工作面，適時充填采空區的采礦技術，是充填采礦技術目前的主要發展方向。

膏體作為一種新型膠結充填材料雖有一定的發展，但依然存在許多問題，如膏體強度不夠高，不能起到充分支撐作用；充填體體積較大，充填過程中無法充分振搗，且充填膏體中含水量大，硬化后體積收縮大，空隙率高，從而導致充填體密實性差、強度低、材料自身強度不能充分發揮等。

現有的上述充填方法和所用充填材料，各自均存在自身的不足，未能解決輸送過程中管道堵塞和充填效果不佳的問題，因此，發明一種流動性、穩定性、間隙通過性和充填性好的自密實充填膏體，已成為解決充填開采中充填效果不佳的關鍵。

發明內容

本發明一種自密實充填膏體及其制備工藝目的在于，為解決在輸送過程中堵塞管道和充填效果不佳的問題，從而提供一種流動性高、泌水率低、穩定性和充填性能好，適用于煤礦充填開采的具有自密實性能的充填材料及其制備工藝。

本發明一種自密實充填膏體，其特征在于是一種適用于煤礦充填開采的具有自密實性能的充填材料，該自密實充填膏體是由煤矸石、粉煤灰、水泥、高效減水劑和水按恰當比例混合均勻而成，其膏體料漿濃度為75%—85%，其質量百分比為煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水?=?45%—55%:15%—20%:10%—15%:3%—5%:?15%—25%，所含煤矸石是粒徑小于25mm的經過破碎的原礦井煤矸石廢料，其中粒徑為5mm—25mm的占55~65%，粒徑小于5mm?的占35~45%，且在粒徑為5mm—25mm中5mm—10mm的煤矸石占30％—40％，10mm—15mm的煤矸石占20%—30%，15mm—20mm的煤矸石占15%—20%，20mm—25mm的煤矸石占15%—20%；所含粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰；所含水泥是普通硅酸鹽425#；所含減水劑是減水率達30%以上的M17高效減水劑。

上述一種自密實充填膏體的制備工藝，其特征在于：

Ⅰ、配合比確定：以煤矸石、粉煤灰、水泥、M17高效減水劑和水為原材料，其原材料的配合比為：煤矸石45%—55%，粉煤灰15%—20%，膠結材料10%—15%，M17減水劑3%—5%,?水15%—25%，制成的料漿濃度為75%—85%；

Ⅱ、配比攪拌：

第一步?材料準備：煤矸石按小于25?mm一種規格加工，加工出來的矸石通過分級振動篩，按照小于5mm、5—10mm、10—15mm、15—20mm、20—25mm五種規格分級，然后存儲，按設計比例配合使用，破碎加工好的煤矸石存放在矸石配料倉，粉煤灰、水泥、減水劑分別存放在各自的圓筒倉內，水存放在蓄水池內；