[發明專利]一種煤礦用泡沫水泥及其制備和使用方法

有效

• 申請號: 201410459840.4
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104230278A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 劉曉斌;熊衛鋒;段文鋒
• 申請（專利權）人: 北京東方雨虹防水技術股份有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C04B38/02;C04B24/16;C04B24/20
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及一種用于煤礦采空區充填及構筑一定強度支撐墻的泡沫水泥材料，屬于建筑材料領域。

背景技術

我國煤炭資源豐富，儲量居世界第三，產量居世界第一，大小煤田遍布于全國各地。煤是我國的最主要能源，在目前的能源結構中占據主導地位，在我國生產和消費的一次能源中，煤炭約占74％，煤炭在我國能源結構中的這種主體地位未來幾十年不會改變。在國家《能源中長期發展規劃綱要(2004～2020年)》中已經確定，我國將“堅持以煤炭為主體、電力為中心、油氣和新能源全面發展的能源戰略”，顯然，煤炭工業是我國的基礎產業，其健康、穩定、持續地發展是關系到國家能源安全的重大問題。

目前，由于煤礦大多不對開采過的煤層進行回填，而直接采用“放頂”的方式，會導致地面沉降，出現塌陷區，毀壞農田，破壞環境。部分采用的回填方式一般為將選煤的廢棄物——煤矸石進行回填，實際操作較為復雜，不便操作。

另一方面，由于“煤礦三下”(水體下、建筑物下、鐵路下)壓煤儲量較大，在開采這些特殊部位的煤層時，需要進行及時、有效的回填或加固，防止發生破壞。目前應用較多的回填材料為低強度的粉煤灰、煤矸石制備的膏體充填材料，強度發展緩慢，不利于提高生產效率。

此外，目前已有的采用發泡水泥作為充填材料及加固材料時，由于施工現場溫度低等因素的影響，會出現發泡效率低，單位體積粉料用料超標的問題。

針對上述問題，本領域早年曾經研發過兩種水泥的改進品種，其技術方案可參考03143252.2、03143253.0所記載，這兩種方案都是通過使用石膏和石灰石對硫鋁酸鹽水泥、硅酸鹽水泥進行一定的改性，從而提高產品的性能，但是在實際應用中發現這兩種技術方案可拆模時間太長，凝膠過慢，通常只能適用于固定的、環境可控的道路施工，用于煤礦等礦井作業實用性不高，并且二者也并未采用發泡技術。就實際而言，這兩種技術方案目前均只在道路施工領域獲得過實際應用。

發明內容

為了降低煤礦采煤放低自由沉降對自然環境的破壞，提高煤礦對“三下”壓煤的開采率，并解決目前采空區充填材料及支撐加固材料存在的問題，本發明提供一種可用于煤礦作業的泡沫水泥材料，具有良好穩定性和流動性能，具有可遠距離泵送、快速凝結、可形變吸能、安全不燃、綠色環保的特點。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種煤礦用泡沫水泥，包含以下成分：快硬硫鋁酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥，生石灰，粉末狀發泡劑。

其中各成分的用量可根據需要進行調整，優選的，以質量份數計，快硬硫鋁酸鹽水泥600～900份、普通硅酸鹽水泥50～300份、生石灰50～100份、粉末狀發泡劑5～30份。

本發明的泡沫水泥，利用生石灰在泡沫水泥粉料在與水混合時溶水快速放熱的特點，迅速提高水溫，增強發泡劑的發泡效率，提高粉料的有效利用率，防止泌漿現象的出現；同時，在生石灰與粉末狀發泡劑的協同作用下，泡沫水泥材料閉孔由于其自身連續的分布阻止氣體的擴散，受壓局部泡沫破壞而不會使整個泡沫體產生開裂，本發明所述的泡沫水泥具有不易開裂、密封性能好、變形吸收能量的特點，有效防止由于支撐墻體開裂導致的井下有害氣體泄漏的事故發生。同時，由于生石灰與粉末狀發泡劑的協同作用，水泥與水混合后凝膠時間與可拆模時間有效減少，提高了產品的可用性。

其中，所述的硫鋁酸鹽水泥優選為62.5級，普通硅酸鹽水泥優選為42.5級。

其中粉末狀發泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種的混合物。

其中，生石灰為滿足工業應用的氧化鈣。

本發明的煤礦用泡沫水泥，在生產時將原材料以干粉的狀態進行預混，得到混合均勻的產品即可。通常是在工廠中采用干粉生產設備將原材料以干粉的狀態進行預混，得到混合均勻的產品。

本發明的煤礦用泡沫水泥使用方法為在施工現場與水混合、攪拌使用。

其中，根據應用的需要，煤礦用泡沫水泥與水的質量混合比例為1∶1～2。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例一

本實施例的煤礦用泡沫水泥材料，以質量份數計，其組成為：快硬硫鋁酸鹽水泥900份、普通硅酸鹽水泥50份、生石灰50份、粉末狀發泡劑5份。在干粉狀態下進行充分混合，得到勻質粉料。使用時與水按照1∶1.0的比例混合，制得均勻的泡沫體，用于采空區充填或構筑密閉墻，其性能特點如表1所示。

實施例二