[發明專利]一種利用協同發泡法制備的礦用泡沫膏體充填材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310347147.3
• 申請日: 2013-08-10
• 公開（公告）號: CN103449837A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王慶平;秦汝祥;閔凡飛;王輝;葛濤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B28/14
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明屬于煤礦采空區充填技術領域，涉及一種利用協同發泡法制備的礦用泡沫膏體充填材料及其制備方法，廣泛適用于煤礦采空區充填、巷道封閉及井下防火墻的構筑。

背景技術

據統計，我國的煤炭資源儲存總量中有超過30%的煤炭埋藏在水體下、建筑下、路橋下（簡稱“三下”）等不宜開采或開采后不允許產生塌陷的區域。隨著露天煤礦及埋藏較淺煤炭資源儲量的減少，煤炭產出率已逐漸不能滿足國內生產需求，探索如何對深層及“三下”煤炭資源的開發利用及對后續問題的妥當處置已經受到了政府部門的普遍關注，國內相關機構也作了大量研究，取得了不少成果。但深層煤炭的開采仍面臨許多嚴峻的問題，在我國因煤炭開采造成的地面塌陷已達60萬多公頃，且每年新增沉陷面積達4萬多公頃，同時地面塌陷在地質、環保和安全等方面的負面影響也是不可估量的，如何解決因地下煤炭資源的采出而產生的底面塌陷問題已成為煤炭行業亟需解決的一個問題。

我國“三下”煤礦傳統開采技術有離層注漿、條帶式開采，其中離層注漿不能有效控制地表下沉、成本高、效率低；條帶式開采，資源回收率低、資源浪費嚴重。本世紀初，一些專家提出了充填采煤的思想，充填開采不僅能有效控制地表下沉，且資源回收率可達90%以上，然而原始充填方法存在著接頂困難、充填效果差、充填成本較高等一系列的不足。據統計，在我國充填法開采的地下礦山中，充填成本占采礦成本的1/3左右，充填成本中充填材料又占80%以上，其中水泥成本約占充填材料的50%。昂貴的充填成本不僅給礦山開采造成巨大的經濟壓力，而且還嚴重制約充填采礦技術的應用發展，為降低充填成本、擴大充填應用的范圍，近年來研究人員致力于水泥替代品研究，提出了膏體充填開采。膏體充填開采作為綠色開采技術的重要組成部分，是解決深層和“三下”壓煤開采及實現煤礦安全生產的理想途徑。膏體充填的原料主要是硅酸鹽水泥、外加劑以及煤矸石、粉煤灰、爐渣、河沙或城市固體垃圾等固體廢物。充填原料來源廣泛，可以將煤礦遺留下來的矸石、城市生活垃圾及工業廢渣回收利用，大大降低了充填采煤的成本，提高了煤礦的經濟效益和社會環境效益。

隨著煤礦開采技術的發展，對充填成本提出了進一步的要求，如何在上述現狀的基礎之上進一步降低膏體充填材料的成本，仍是該領域研究的熱點問題。相關專家和學者嘗試將發泡混凝土應用到回填作業中，節約了充填料漿，取得了一定的成果，但仍面臨充填成本較高，未能有效處置煤礦采空區固體廢棄物，環境效益未能滿足要求等問題。受以上研究成果的啟發，將混凝土發泡技術引入到充填材料制備中，可以有效解決成本較高及固體廢棄物的處置問題，但仍存在充填體發泡倍數較低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用協同發泡法制備的礦用泡沫膏體充填材料及其制備方法，廣泛適用于煤礦采空區充填、巷道封閉及井下防火墻的構筑。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種利用協同發泡法制備的礦用泡沫膏體充填材料，其特征在于它是由A組分和B組分組成（二者合計百分之百），A、B組分配方的重量百分比如下：