[發(fā)明專利]一種用于煤礦地下充填的低碳膠凝材料及應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211323164.9
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN115536290A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁曉杰;曲效成;王艷軍;柳東;蘇岳威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京安科興業(yè)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B7/21
• 分類號(hào): C04B7/21;E21F15/00;C04B28/08;C04B18/12;C04B22/00
• 代理公司: 北京頭頭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿;劉鋒

本發(fā)明涉及礦山充填材料和礦井濃鹽水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于煤礦地下充填的低碳膠凝材料及應(yīng)用，該材料包括以下體積質(zhì)量百分比的原料：固廢基低碳膠凝材料150～250kg/m³、粉煤灰210～310kg/m³、煤矸石900～1110kg/m³、礦井濃鹽水410～450kg/m³；固廢基低碳膠凝材料包括鋼渣粉20～26％、礦渣粉40～46％、石膏粉3～5％、氫氧化鈣粉5～8％、膨潤土15～20％、氯化鈣0.1～0.5％、偏鋁酸鈉0.3～0.5％。本發(fā)明利用原料間的物理化學(xué)強(qiáng)耦合反應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以固廢為原料100％替代水泥，以煤礦開采過程中產(chǎn)生的煤矸石和礦井濃鹽水為資源，實(shí)現(xiàn)了煤礦的“雙廢耦合”治理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山充填材料和礦井濃鹽水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于煤礦地下充填的低碳膠凝材料及方法。

背景技術(shù)

煤礦在開采過程中必然會(huì)產(chǎn)生煤矸石固體廢棄物和礦井濃鹽廢水。目前各煤礦對(duì)煤矸石的處理，一般是采用煤矸石作為骨料，加上水泥、粉煤灰等膠凝材料，配制成充填膠凝材料，注入采空區(qū)。

煤礦開采過程中產(chǎn)生的礦井廢水，如果不加處理的話，會(huì)污染地面水體和地下水水質(zhì)，對(duì)水資源造成嚴(yán)重的破壞。因此煤礦要處理開采過程中產(chǎn)生的礦井廢水，建立了復(fù)雜的反滲透或電滲析濃縮處理系統(tǒng)，但僅能回收70％～80％的礦井水，仍然存在約20％的礦井濃鹽水無法處理，煤礦被迫建設(shè)濃鹽水庫，將無法處理的礦井濃鹽水進(jìn)行儲(chǔ)存，靠自然因素影響(如降雨、滲水等)，降低鹽分濃度，再進(jìn)行循環(huán)處理。因此，上述情況也導(dǎo)致了礦井濃鹽水處理成本高，同時(shí)無法徹底解決礦井濃鹽水的問題。

目前已發(fā)表的文獻(xiàn)中，煤礦用充填膠凝材料材料多為水泥、粉煤灰等配制而成，該類充填膠凝材料在使用過程中存在以下問題：

(1)多數(shù)使用水泥作為主要的充填膠凝材料之一，導(dǎo)致充填膠凝材料的碳排放量、能耗、污染較大；

(2)朱庚杰等人研究了《高礦化度礦井水制備尾砂膠結(jié)充填體的強(qiáng)度性能》，但是僅涉及到金礦開采的礦井水和尾砂制備充填體的實(shí)驗(yàn)。而煤礦的充填材料主要是煤矸石，與尾砂差別較大，同時(shí)礦井濃鹽水的成分與金礦的礦井水成分和含量差異顯著，因此基于這兩項(xiàng)根本的區(qū)別，說明該研究未涉及煤礦充填領(lǐng)域；

(3)朱庚杰等人研究了《高礦化度礦井水制備尾砂膠結(jié)充填體的強(qiáng)度性能》，其中并未進(jìn)行礦井濃鹽水中有害離子的浸出的實(shí)驗(yàn)研究，因此無法評(píng)估該研究對(duì)礦井水中離子的固結(jié)的能力；

(4)對(duì)于煤礦產(chǎn)出的煤矸石和礦井濃鹽水兩種“雙廢材料”，目前未提出“雙廢耦合”治理的創(chuàng)新性理論和應(yīng)用研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述煤礦充填膠凝材料和礦井濃鹽水處理存在的問題，本發(fā)明公開了一種用于煤礦地下充填的低碳膠凝材料，可大量利用各種固體廢棄物100％替代水泥、煤矸石和礦井濃鹽水，配制出煤礦用充填膠凝材料，達(dá)到產(chǎn)品性能優(yōu)良且具備綠色、低碳、環(huán)保等特點(diǎn)，可用于煤礦采空區(qū)的充填加固工程，實(shí)現(xiàn)了煤礦的“雙廢耦合”治理的目的。