[發(fā)明專利]一種巷旁充填材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110749076.4
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113292306A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 冉景榆;蘇向東;徐佑林;張杰;鄭偉
• 申請（專利權）人: 貴州理工學院
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/04;C04B18/08;C04B18/10;C04B18/12;C04B18/14
• 代理公司: 北京華創(chuàng)智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本發(fā)明涉及利用低成本多組元固廢協(xié)同制備膏體類巷旁充填材料。可將物料進行“一鍋法”充分混合，避免了兩個或多個攪拌設備的使用，無需多個管道輸出，材料和設備投入的成本更低，充填效率高。通過改變材料水灰比，可保證機械化連續(xù)快速充填，對頂板及時提供足夠的支護阻力，保證上覆巖層穩(wěn)定。在滿足巷旁充填沿空留巷工程需要的同時，實現(xiàn)大宗固廢的資源化利用，既節(jié)約了資源能源，又改善了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

技術領域

本發(fā)明屬于煤礦巷道工程支護領域，涉及一種煤礦巷旁充填材料，用于巷旁支護。

背景技術

煤層頂、底板通常是含有大量膨脹性礦物的泥頁巖，在高應力的作用下會出現(xiàn)大變形、大膨脹等情況，因此采用巷道支護來保持巷道暢通和圍巖穩(wěn)定對煤礦建設與生產具有重要意義。高水材料和膏體材料是巷旁充填的兩類主流材料，但是傳統(tǒng)的巷旁支護普遍存在材料成本高、充填體變形大、人工成本投入高、工藝設備投入多等缺點。如果能夠將大宗固廢科學有效地應用于煤礦的巷道工程支護中，對于促進固廢實現(xiàn)綠色、高效、高質、高值、規(guī)模化利用將具有重要的積極意義。

發(fā)明內容

一種巷旁充填材料，包括以下原料：50份固廢材料，20份水泥熟料，30份石粉，上述四種配料混合后總和為100份，每100份混合后的配料中加入0.05份的緩凝劑、0.05份的纖維，0.02份的早強劑，水40份-60份，份數(shù)均以重量計，石粉為碳酸鈣，其中50份固廢材料包括20份工業(yè)副產石膏，其余30份固廢材料選自粉煤灰、赤泥、粒化高爐礦渣、電解錳渣、稻殼灰、冶煉廢渣或煤矸石中一種或多種。

進一步地，所述工業(yè)副產石膏為磷石膏、脫硫石膏、鈦石膏、檸檬酸石膏、鈦石膏、氟石膏、鹽石膏、硼石膏等中的任意一種，含水重量比為5％-20％。

進一步地，碳酸鈣選自：重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、活性輕質碳酸鈣、超細碳酸鈣中的任意一種或彼此之間的任意組合。

進一步地，所述水泥熟料為普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鈣水泥中的任意一種或彼此之間的任意組合。

進一步地，所述冶煉廢渣為黃磷渣、鐵合金渣、鋼渣等中的任意一種。

進一步地，所述緩凝劑為木質素磺酸鹽類緩凝劑、糖蜜緩凝劑、羥基羧酸及其鹽類緩凝劑、動物蛋白類緩凝劑、硼酸鹽類緩凝劑中的任意一種或彼此之間的任意組合。

進一步地，所述纖維為合成纖維(如聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維)、植物纖維(如：竹纖維、亞麻纖維、大豆蛋白纖維、玉米纖維)、礦物纖維(如玄武巖纖維)、抗堿玻璃纖維中的一種或彼此之間的任意混合，其纖維直徑≤200μm、長度≤10mm。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明采用的是低成本多組元固廢協(xié)同的方式制備適用于巷旁充填的新型膏體材料，可進一步提高固廢綜合利用水平，節(jié)約巷道支護工程成本，為區(qū)域經(jīng)濟社會高質量發(fā)展提供有力支撐。

2.本發(fā)明的充填材料與其他充填材料相比，操作更加簡便容易，可將物料進行“一鍋法”充分混合，避免了兩個或多個攪拌設備的使用，無需多個管道輸出，設備投入的成本更低，克服了其它充填系統(tǒng)缺點，充填效率更高。

3.以往的高水材料固然可以實現(xiàn)較高的充填體積，但是在較大程度上影響了材料終凝強度，本項目研發(fā)的材料可在更加合理的水灰比條件下滿足施工工藝、充填體性能、節(jié)約用水等要求。

4.凝結時間短，早期強度高并可調。材料膠凝后1天內，抗壓強度即可達到10MPa以上,3天內可到13MPa以上。

5.材料的塑性好，抗折強度高，材料膠凝后1天內，抗折強度即可達到1MPa以上,3天內即可達到3MPa以上。

6.材料膠凝后的主要成分之一是二水硫酸鈣，由于結晶水的存在，耐火性較好，且具有一定的調溫、調濕作用，能夠對環(huán)境溫度和濕度起到一定的調節(jié)和緩沖作用。