[發明專利]一種高濃度漿體材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110872526.9
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113402246B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 舒新前;舒元鋒
• 申請（專利權）人: 舒新前
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;E21D11/38;E21F15/00;E21F17/103
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明提供了一種高濃度漿體材料及其制備方法和應用，屬于固體廢棄物資源化利用技術領域。本發明以煤矸石、燃煤灰渣、粉煤灰、氣化灰渣和脫硫石膏等大宗煤基固體廢棄物為主要原料，根據煤基固體廢棄物的成分組成和性質特點，采取組分相配、性能互補的原則，就近選取礦井周邊的建筑垃圾、鎂渣、鋼渣和鐵尾礦等工業固體廢棄物為輔助原料，添加適量的外加劑水溶液，制得固含量為60～85wt％的高濃度漿體材料。該材料具有性能穩定、不易沉淀、不易泌水、不易離析和早期強度較高等特點，可用于礦井開采充填、礦井火區隔離、礦井涌水封堵和含水層保護，同時用于鉆探工程和地下工程施工。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物資源化利用技術領域，尤其涉及一種高濃度漿體材料及其制備方法和應用。

背景技術

目前，大采高綜采放頂煤開采技術在西部煤炭開采中得到廣泛使用，由于煤層埋藏淺、開采深度低、工作面推進速度快等，引起了許多以前未曾遇到的開采擾動問題，特別是礦井開采充填與礦井自燃火區隔離、礦井涌水封堵和含水層保護等問題交織，迫切需要開發適應性強、充填和隔離封堵速度快、性能穩定的材料以及配套技術。在目前使用的固體充填、膏體充填和高水充填技術中，由于膏體材料可以快速進行有效充填、隔離和封堵，具有較好的應用前景。

目前，膏體充填開采技術是將煤矸石、部分工業廢渣破碎篩分成一定的粒度后，與一定比例的沙、土混合、并適量添加水泥等膠凝材料，制成濃度為75％～85％、含水15％～25％的膏體狀材料，即高濃度漿體材料，通過管道或者鉆孔加壓輸送至工作面或者覆巖離層空間進行充填，高濃度漿體材料也用于礦井火區和涌水部位的隔離和封堵和施工。結果表明，高濃度漿體材料具有不分層、不沉淀、不離析、泌水率小、早期強度和密實度較高、壓縮率適度等優點，充填后能夠有效控制上覆巖層的移動和變形，減小地表下沉，已在我國東部和中部許多礦區開展示范應用。

但是，目前各地對沙石開采和取土的限制越來越嚴格，反之煤矸石的產排量則穩步攀升，每年排放量5～7億噸，加上粉煤灰、氣化灰渣和脫硫石膏等，煤基大宗固體廢棄物的產排量超過每年十億噸，如果再加上尾礦和工業廢渣，我國工業固體廢棄物每年的產排量超過二十億噸，急需進行處理和資源化利用，以實現固體廢棄物的有效減量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高濃度漿體材料及其制備方法和應用，所述方法能夠利用煤基固體廢棄物以及工業廢渣和尾礦等固體廢棄物制備系列化和規格化的高濃度漿體材料，進行礦井開采充填等利用，同時實現固體廢棄物的大規模資源化利用。

為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種高濃度漿體材料的制備方法，包括以下步驟：

將煤矸石進行分級分質，分離煤后，將所得煤矸石破碎至粒度小于5mm，得到第一砂F1；

將燃煤灰渣破碎至粒度小于5mm，得到第二砂F2；

將建筑垃圾進行分級分質，分離有機物和金屬組分后，將所得建筑垃圾破碎至粒度小于5mm，得到第三砂F3；

將氣化灰渣進行篩分，得到粒度為+0.5mm的氣化粗渣B1和粒度為-0.5mm的氣化細渣；將所述氣化細渣細磨至粒度小于75μm，得到氣化灰渣細灰G1；

將粉煤灰細磨至粒度小于75μm，得到粉煤灰細灰G2；

將脫硫石膏細磨至粒度小于75μm，得到脫硫石膏細灰；

將工業廢渣進行篩分，得到粒度為+0.5mm的工業廢渣粗渣B2和粒度為-0.5mm的工業廢渣細渣，將所述工業廢渣細渣細磨至粒度小于75μm，得到工業廢渣細灰G3；

將所述第一砂F1、第二砂F2、第三砂F3、氣化粗渣B1和工業廢渣粗渣B2混合，得到骨料；

將所述氣化灰渣細灰G1、粉煤灰細灰G2、工業廢渣細灰G3和水泥G4混合，得到膠凝劑；