[發明專利]一種煤礦用煤骨料高熱值膏體充填材料

在審

• 申請號: 202011152708.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112321208A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 劉鵬亮;徐剛;王浩宇;崔鋒
• 申請（專利權）人: 中煤科工開采研究院有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本發明提供了一種煤礦用煤骨料高熱值膏體充填材料，包括如下按重量百分比的組分：固料66％～75％和水25％～34％，其中，所述固料包括如下按重量百分比的組分：粉煤灰12％～16％、輔料14％～28％、水泥1％～3％和煤骨料57％～64％。本發明提供了一種以煤為骨料的高熱值膏體充填材料，可滿足房柱式充填及之后布置長壁面實施綜采對充填體力學性能的要求，且充填體可保持較高的熱值，對一同采出的煤炭的煤質影響小。

技術領域

本發明屬于綜采回收房柱式采空區遺留煤柱領域，特別涉及一種煤礦用煤骨料高熱值膏體充填材料。

背景技術

上世紀八十年代，晉陜蒙地區很多地方煤礦開采實施“有水快流”政策，大量采用生產成本低的落后生產工藝，以掘代采，采掘不分，經過多年的開采，留下了大量的房柱式采空區，房柱式采空區給當地帶來大量的隱患。(1)大量優質煤炭資源的浪費。房柱式采煤方法煤炭采出率僅為30％～50％，有些地方小煤礦采出率甚至小于30％，大量優質的遺留煤柱資源遺留井下，造成了大量煤炭資源的浪費。(2)頂板大面積坍塌風險。隨著時間的流逝，煤柱發生流變，引發頂板大面積突然坍塌，造成塌陷地震，給井上井下生產生活帶來安全隱患。(3)采空區自然發火隱患。(4)破壞地下水，造成水土流失。目前尚缺乏安全高效的回收方法。為解決上述技術問題，可采用長壁綜采回收房柱式采空區遺留煤柱的方法，包括如下步驟：根據礦井條件和物料特性設計膠結充填體的組份及其配比；建立充填站，按照設計能力配制滿足性能要求的膏體充填料漿；將膏體料漿通過管路泵送至井下房柱式采空區進行全部充填；膠結充填體凝固到設計強度后，在充滿膠結充填體的房柱式采空區內設置長壁開采工作面；采用綜合機械化采煤機械將房柱式遺留煤柱和膠結充填體一起回收。

該技術采用充填和綜采相結合的方式，為房柱式遺留煤柱回收提供了先進、高效、安全的技術途徑。其中，充填材料的物料組成及配比尤為關鍵，其性能不僅滿足流動性、泌水率及強度等充填工藝要求，還應滿足綜合機械化開采后膏體充填體對煤質低影響的要求。若采用以矸石、建筑垃圾、砂等為骨料的常規膏體材料，成本高，對煤質影響大。因此，應采用達到以下具體指標的新型充填材料：(1)以煤為主要材料(骨料)，可最大程度保證膏體主料與采出的煤保持一致；(2)充填體28d單軸強度達到2～5MPa，發揮有效控制煤層頂板的作用；(3)充填料漿坍落度達到180mm以上，滿足1000m以上管道泵送距離要求；(4)泌水率控制在3％以內，滿足充填體接頂率的要求；(5)采用的膠結劑、外加劑等材料應盡可能少且對煤質影響??；(6)充填材料成本不超過80元/m³。而現有技術中的充填材料很難達到上述要求，因此，一種能夠滿足房柱式充填的充填材料亟待研究。

發明內容

針對上述現有技術的不足之處，本發明提供了一種煤礦用煤骨料高熱值膏體充填材料。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種煤礦用煤骨料高熱值膏體充填材料，包括如下按重量百分比的組分：固料66％～75％和水25％～34％，其中，所述固料包括如下按重量百分比的組分：粉煤灰12％～16％、輔料14％～28％、水泥1％～3％和煤骨料57％～64％。

進一步的，所述煤骨料為褐煤、長焰煤、不粘煤、焦煤、肥煤、氣肥煤中的一種或幾種。

進一步的，所述煤骨料的灰熔點為1180℃～1500℃、熱值為4000～7000kcal/kg。

進一步的，所述煤骨料的揮發分為12％～44％、灰分為6％～25％、水分為8％～20％、全硫＜0.4％。

進一步的，所述煤骨料的密度為1.30～1.41g/cm³、單軸抗壓強度為10～20MPa。

進一步的，所述煤骨料的粒徑不大于30mm。