[發(fā)明專利]一種超高水充填材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310568973.0
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103626452A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田艷光
• 申請（專利權(quán)）人: 河北筑盛建材科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標事務(wù)所 13115
• 代理人: 劉聞鐸

?技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山充填技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高水充填材料。

?背景技術(shù)

高水材料是冶金行業(yè)金礦、鐵礦等的單位充填和尾砂充填、廢料充填的膠結(jié)材料?？蓮V泛應(yīng)用于煤炭行業(yè)巷旁充填支護,采空區(qū)堵漏滅火、阻燃、井巷壁厚充填支護等。

高水材料用于采空區(qū)充填有著工藝簡單、凝結(jié)速度快、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。為減小開采引起的地表建、構(gòu)筑物的變形，采礦工程的采空區(qū)一般需要支護或充填，傳統(tǒng)的充填材料主要有兩類：一是以硅酸鹽水泥摻加水玻璃等的充填材料，但該類材料的使用壽命短(通常僅可用2-3a)，且存在作業(yè)固化時間長，材料浪費等缺點；二是以高分子為主的充填材料，近年來，科研人員已研制出高水速凝固材料(簡稱高水材料)，它是一種價格低廉，使用方便，并具有一定力學(xué)性能的可泵性支護材料，高水材料可替代木材、鋼材使用，充填工藝簡單，凝結(jié)速度快，可減少固化劑的用量。

但是現(xiàn)有的高水材料大都存在著初凝時間長，強度低等缺點，難以滿足充填的需要。

?發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的高水材料大都存在著初凝時間長，強度低等缺點本發(fā)明提出了一種超高水充填材料。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的超高水充填材料是由甲乙兩種組分組成，其中，甲組分為硫鋁酸鈣、鋁酸鈣、碳酸鈣、碳酸鈉、聚丙烯酰胺和羥甲基纖維素鈉；乙組分為硫酸鈣、氧化鈣、偏鋁酸鹽和氯化鈣，乙組分中偏鋁酸鹽為偏鋁酸鈉或偏鋁酸鈣。

該材料的重量百分比組成為：甲組分：硫鋁酸鈣45-75%、鋁酸鈣15-45%、碳酸鈣2-8%、碳酸鈉2-8%、聚丙烯酰胺0.5-2%、羥甲基纖維素鈉0.5-2%；乙組分為硫酸鈣70-90%、氧化鈣8-25%、偏鋁酸鹽1-5%、氯化鈣1-3%。

優(yōu)選：甲組分：硫鋁酸鈣50-70%、鋁酸鈣20-40%、碳酸鈣3-7%、碳酸鈉3-7%、聚丙烯酰胺0.5-2%、羥甲基纖維素鈉0.5-2%；乙組分為硫酸鈣75-85%、氧化鈣12-22%、偏鋁酸鹽2-4%、氯化鈣1-3%。

更優(yōu)選：甲組分：硫鋁酸鈣58%、鋁酸鈣30%、碳酸鈣5%、碳酸鈉5%、聚丙烯酰胺1%、羥甲基纖維素鈉1%；乙組分為硫酸鈣78%、氧化鈣17%、偏鋁酸鈣3%、氯化鈣2%。

甲組分與乙組分的重量比為0.5-2：1。

優(yōu)選：甲組分與乙組分的重量比為1：1。

本發(fā)明的超高水充填材料在使用時與水分的重量配比如下：甲：乙：水=1:1:10-20，優(yōu)選：甲：乙：水=1:1:16。

本發(fā)明的取得的技術(shù)進步如下：

1、充填成本低。

在解放有限煤炭資源延長礦井壽命的同時，也為煤礦帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

充填系統(tǒng)設(shè)備投資較低，主要充填原材料——礦井水充足。

充填體含水量更高，充填成本更低。

充填材料具有可灌注性、膠結(jié)性，在超高水充填材料中進一步引入矸石、煤灰等工業(yè)廢料，提高充填體強度并進一步降低充填噸煤成本。

充填材料可消除承壓水威脅，實現(xiàn)安全帶壓開采，保證礦井安全，大幅降低防治水費用。

充填工藝有利于地面環(huán)境保護，減少地表塌陷的治理費用，降低生產(chǎn)成本。

2、性能穩(wěn)定

超高水充填材料無毒、無味、無污染、安全環(huán)保；通過選用不同骨料和骨膠比，可優(yōu)化設(shè)計填料漿的濃度及充填體的強度，其制備成的充填料漿流動性好，易于輸送，輸送距離不受限制、凝結(jié)時間易調(diào)的特點，凝結(jié)時間可根據(jù)需要在90分鐘內(nèi)調(diào)整。固結(jié)體具有體積應(yīng)變較小，顯現(xiàn)出在三向受力狀態(tài)下良好的不可壓縮性，利于現(xiàn)場充填應(yīng)用。

超高水充填材料水體積可達97%，最終強度可達0.66MPa，材料高持水，凝固速度快，早期強度高，具有良好的承載性能等特性。

超高水充填材料具有早強?？煊驳奶攸c，7天抗壓強度能夠達到最終強度的60%-90%。

超高水材料采空區(qū)充填密實，對大空間與細小裂隙都進行了密實充填，且充填體固結(jié)凝固狀態(tài)好，在三向受力狀態(tài)下對圍巖起到了極好的支撐與穩(wěn)定作用。

3、工藝簡單、先進

充填工藝簡單，充填效果好。超高水充填開采對工作面生產(chǎn)能力影響較小，礦井穩(wěn)產(chǎn)時間長，充填與回采工藝互不影響，是高產(chǎn)高效工作面采空區(qū)實施充填開采的有效方法，是其它采空區(qū)充填方法所無法比擬的采空區(qū)充填工藝方法。