[發明專利]一種基于粉煤灰的廢棄煤礦填充料

在審

• 申請號: 202010531227.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111592308A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 馮晶;陳琳;利建雨;汪俊;常雅
• 申請（專利權）人: 陜西拉發紀新材料科技有限公司;昆明理工大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10;C04B111/20;C04B111/28
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發明涉及煤礦填充料技術領域，具體公開了一種基于粉煤灰的廢棄煤礦填充料，煤礦填充料按質量百分比計，包括30％?40％的粉煤灰、20％?40％的水泥、10％?20％的沙子、5％?10％的石子、10％?15％的石灰、0.5～1.5kg/m³的混雜纖維和3.5％?15％的無機添加劑，所述混雜纖維為鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維中的兩種及以上，不同纖維的長度不同。本專利中的填充料具有較高耐腐蝕性，強度能夠承受因圍巖變形產生的高應力，同時耐火能力強，能夠滿足地下煤礦巷道的注漿要求。

技術領域

本發明涉及煤礦填充料技術領域，特別涉及一種基于粉煤灰的廢棄煤礦填充料。

背景技術

煤炭資源開采是國家能源安全的重要保障，目前我國很多礦井已進入后期煤柱回采，而隨著護巷煤柱的開采，井下壓力顯現嚴重，因而帶來嚴重的安全問題。研究表明圍巖在高應力的條件下會出現流變性的特點，整個過程中出現不等變形，并且底鼓是圍巖變形中最常出現的問題。同時在高應力作用下，在煤礦開采中深層地下出現巖爆的可能性增大，而且引起巷道的不等變形，在不斷的掘進過程中使斷層繼續發育，影響巷道的支護。因此瓦斯，突水，巷道變形，以及深部松軟破碎圍巖巷道的支護等問題是制約煤礦安全開采的重要因素，如何解決問題，已成為目前深部煤炭資源開采中的一項技術難題。

注漿法是主要將具有充填膠結性能的材料，利用注漿設備將其注入到地層的裂隙孔隙或孔洞中，增大內摩擦角提高巖體阻力，同時將其中的水分與空氣趕走，將原來松散的土粒或破碎巖石裂隙膠結成一個整體，形成一個具有較高強度，防水抗滲性能強和化學穩定性良好的結合體，以達到填充加固或堵水的目的。

目前市面上常見的煤礦用填充材料采用多種高分子化合物經過復配加入適量的交聯劑、穩定劑和固化劑，在特定條件下反應能預制成塊狀泡沫體，這樣的泡沫體因重量輕、密閉性能好，廣泛應用于煤礦和隧道的臨時(永久)密閉、煤巖空洞和煤層裂隙的充填、防火墻的構筑、有毒有害氣體的封堵和冒頂支護等區域。但由于其主要成分為有機材料，其防腐蝕性能較差，強度也無法承受圍巖變形產生的高應力，同時耐火性也無法滿足地下煤礦巷道的高要求。

發明內容

本發明提供了一種基于粉煤灰的廢棄煤礦填充料，以解決現有的填充材料防腐蝕性能較差，強度也無法承受圍巖變形產生的高應力，同時耐火性也無法滿足地下煤礦巷道的高要求的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于粉煤灰的廢棄煤礦填充料，所述煤礦填充料按質量百分比計，包括30％-40％的粉煤灰、20％-40％的水泥、10％-20％的沙子、5％-10％的石子、10％-15％的石灰、0.5～1.5kg/m³的混雜纖維和3.5％-15％的無機添加劑，所述混雜纖維為鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維中的兩種及以上，不同纖維的長度不同。

本技術方案的技術原理和效果在于：

1、本方案中的填充料與水形成注漿料，其注漿后1d的強度達到10MPa以上，28d以后達到35MPa以上，模擬腐蝕實驗結果顯示，抗壓強度耐腐蝕系數在28d為1.16，100d之后仍大于1，表明該填充料具有優異的耐腐蝕性，在煤礦巷道酸性腐蝕環境下使用，依然能夠保持較好的強度，能夠承受圍巖變形產生的高應力，滿足煤礦巷道支護的需要。

2、本方案中由于采用的所有原料均為無機材料，其在煤礦巷道中使用時能夠極大提高支護的耐火性能，由于傳統的填充料中為高分子有機材料，雖具有一定的阻燃能力，但在火情發生時，有機材料即便不會發生燃燒，但其中含有的有機成分會在高溫下產生碳化等多種反應，使得支護的強度下降，且容易剝離，而本方案中的填充料在高溫下依然能夠保持一定的強度，延長了煤礦巷道支護的使用壽命。