CN101259994A - 可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料。属建筑材料。由井下各种碎煤、矸石(小于3cm，越碎越好)20kg、水10～15kg、复合外加剂2～4kg掺合搅拌均匀后装入编织袋中即可。优点是该材料以复合粘胶液填塞袋中煤与矸石的空隙。不仅气密性高，而且在垒砌各种墙体时可以阻止袋间滑移。当其受到顶底板压力后，利用收缩变形的方式提高抗压力，实现允许变形不允许漏风，越压越密实的工程效果。省时、省事、省工、省料，施工方便，用人少。本发明可以非常快捷地封闭采空区、老硐室和巷道，而且密封效果好，不怕顶板来压，所以对高瓦斯矿井防治灾害意义重大。

Description

可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，具体是一种可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料。

背景技术

煤矿井下因生产、安全的需要，要进行大量的砌墙、封堵、隔热充填、巷道上下隅角垒砌等工作。特点是：要求快速、可柔性承压、受压后不裂不垮、维持通风系统的完好。过去此类材料主要由从地面向井下运送的砖、石、水泥、砂石等完成，不仅运输量大、环节多，井下一些地方因无轨道，无法进车，行人困难，使这种输送更加费时、费人、费力，而且这种运输往往要持续2～3天，甚至更长时间才能完成。严重耽误了救灾、抢险的宝贵时机，造成很大损失。

对于围岩来压快，动压大的矿井，此类砖、石砌筑是刚性承压，其变形在材料所允许的收缩值之内，一旦来压大，来压快，则往往是以刚性破裂甚至倒塌告终。致使原有通风系统的完整性及效能被破坏，这对于矿井的一通三防是非常有害的，特别是在瓦斯矿井是十分危险的。

发明内容

为克服已有技术井下垒砌、砌墙、封堵等需要从地面向井下长途输送砖、石、水泥、砂子、黄土等原材料，费时、费力、费工，有时还因井下条件恶劣无法运输的缺点和砖、石砌筑的缺点，本发明提供一种可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，利用煤矿井下的碎煤或碎煤矸石为主要原料制作。

本发明的技术方案如下：一种可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，由碎煤、或碎煤矸石、或碎煤和碎煤矸石按比例的混合物、水、复合外加剂经搅拌混合后装入编织袋中制得，各组份重量份如下：碎煤、或碎煤矸石、或煤和煤矸石的按比例的混合物20份、水10～15份、复合外加剂2～4份；所述的复合外加剂由下述重量份的材料混合制成：膨润土4份、凹凸捧土2份、高岭土2.7份、交联聚丙烯酸盐1份和羧甲级纤维素0.3份。

所述膨润土为钠基膨润土或普通膨润土加钠盐改性后的膨润土。

所述水的PH值为6.5～9.5。

全部用碎煤最好。

煤矸石以泥岩、页岩、粉砂岩为最佳。

不能全部使用石灰石岩煤矸石，当煤和石灰石岩煤矸石混合使用时，煤占60～70％，即两者的重量份为：煤60-70份、煤矸石30-40份。

全部使用煤矸石，其颗粒细度不得大于2cm，不能全部使用石灰石颗粒。

垒砌方法是：1)先配制复合外加剂；然后将碎煤、或碎煤矸石、或碎煤和碎煤矸石的混合物、水和复合外加剂按比例配料，搅拌混合均匀后即为成品料；2)将配置好的成品装入编织袋中垒成墙。

上述阻燃快速垒砌材料，所用的煤、矸石、水在井下易得，甚至俯首即来，施工人员只要携带少量复合外加剂及空的编织袋即可现场操作。工艺十分简单，两个工人即可快速操作、垒成。因此，可满足快速垒砌的要求。由于袋中碎煤矸在水与复合外加剂共同作用下，不仅空隙被粘性极强的胶液填满、充斥，而且由于胶体粘液皆溢满整个袋子表面(越压实，外溢越多)，加之袋间不是平滑光洁、而是互相凹凸相咬。因此，袋间有很大的防滑阻力，使袋间紧密相迭，难以侧滑移动。当快速受压时，袋子随着受压产生变形收缩的同时，抵抗变形的支撑力也在增加，整个垒砌的袋子墙处于允许变形、不允许漏风，越压越结实，越压越不透风的状态，最高允许变形可达原始垒砌体积的1/2～2/3，由于施工耗时少、耗料少，可少数人快速施工、快速成墙，所以非常适合各类矿山井下快速垒砌，特别是各类瓦斯矿井；砂山来压快、压力大的矿井。

本发明的有益效果是：原料来源易得，施工方法简单，施工快速、安全性好。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明及效果。

实施例1：阻燃性试验

本发明：

原料：碎煤100kg、水60kg、复合外加剂15Kg。

制备方法：将上述原料放入容器内，混合搅拌均匀，约2分钟，使容器内无游离水。

对照组：碎煤100kg、水60kg，不加复合外加剂。

阻燃性实验：

A、将本发明和对照组同时各放入炉内(开鼓风机)燃烧15分钟。

对照组入炉内6秒即出热蒸汽，且越出量越大。1分钟后，试样散开并有黄烟燃起。1.5分钟即开始有明火，2分钟后开始燃烧。

本发明试样入炉后30秒有很少量热蒸汽，1分钟后无蒸汽出现，直至15分钟后拿出，外形没有发生明显变化，从中间剖开，试样园形外表只有厚约0.5～0.8cm的硬壳(贴炉内火的下部壳厚0.8cm)，暴露在外面的硬壳厚0.5cm，壳内从外至中部温度下降，球体正中心处即刻用红外测温仪测试温度，温度不超过50℃。

B、用本发明材料装袋垒成高1.5m的墙体，墙厚40cm。在一侧用汽油点燃，整个试验持续10分钟，除燃烧侧袋子被烧破损外，墙另侧仍是凉的，无任何反应。

实验表明；本发明是高含水、高保水、耐热、耐明火烧烤的阻燃材料。

实施例2：密封性实验

在郑州煤业集团裴沟矿32003炮采工作面隅角，用本发明快砌料垒墙抽排瓦斯，实验考查密封效果。煤种为贫煤，碎矸为粉砂岩细矸，水为井下防尘水。

原料配比：

墙体1米以下，煤矸∶复合外加剂＝20份∶2份；

墙体1米以上，煤矸∶复合外加剂＝20份∶3份。

工艺：瓦斯抽放管与装煤袋接触处，用混合好的细煤粉与复合外加剂掺水配成极粘胶体在管子上涂抹一层，以增加其密实性。各个编织袋装料八成左右，袋口扎紧。垒袋时袋与袋要压好茬，袋口朝里码放，接顶最上一层的袋内除多加1kg复合外加剂，还要有供塞紧用的干袋(以视情况注水膨胀封堵裂隙)保证密封。

袋内注水时，水量不要太大太急，有渗水出现时停止注水，注水可用专制的三叉式注水管。垒砌好后，平时多注意观察，可以及时补水，调整与围岩的紧密情况。

试验结果：

添加此种复合外加剂的快速垒砌袋比不加复合外加剂的纯煤袋密封效果大为提高，瓦斯从管内抽排量增大30％以上。同时工艺简单，速度快，不怕高温及火烤。

实施例3：

徐州矿务集团韩桥矿，深部采区(井深900多米)地压大，来压快，围岩顶底板平均移近量为2-18mm/d，最大为42mm/d，两邦平均移近量10-14mm/d，最大为54mm/d。用砖、石、水泥砂浆勾缝的密闭墙、采区调节风门、墙垛等压坏、变形严重，一个月修复平均3次以上。而在115里面用本发明材料垒砌的运输机道密闭墙(用泥龙袋50个，复合外加剂共150kg)，从5月17日密闭时的3m²至10月12日，虽管道棚子全部压断，但此墙虽断面压至1m²，但整体完好，密不透风，受到矿上称赞，充分验证了本发明的柔性承压性能。

实施例4：

在徐州义安煤矿，对本发明与传统垒砌材料进行施工工艺、使用成本的全面对比试验。

试验条件：

义安矿是采深大的老矿，试验区为高瓦斯地“三软”煤层(即煤软、顶软、底软)，属瓦斯突出，煤尘有爆炸危险、煤易燃的复杂条件。

(一)原料配比：碎煤(烟煤)、矸石(以页岩为主)粒径不大于3cm，且选较干燥的煤矸(越干越好)。碎煤矸20份，水15份，复合外加剂2-4份。

(二)垒砌工艺：

(1)在底板上现场先进行配料的均匀拌合；

(2)垒墙前对巷道两邦进行清理。靠近顶板两极的袋内复合外加剂添加不少于4kg。可单袋垒成，高于3m，要垒成1.5倍厚的袋宽(1长+1宽)；墙高3.0m以内或双层密闭时，则只要一个袋宽厚度即可。

(3)墙垒好后，用三叉管注水器分袋注水，注水时水量均匀，不要太大或太急。直至袋皮上沁出粘性水浆为止。

(4)施工结束后三个月内，视袋的干燥情况补水。

(三)实验效果：

从义安矿25309工作面两道使用情况看，本发明有以下优点(效果)。

(1)材料运输方便、快捷。主料煤、矸和水全取自井下巷内，无需其它运输工具。相比传统材料，节约了大量下料时间，特别对急需快速垒砌时，此优点异常突出。以25309面为例，平时用砂、水泥、砂子封闭，从装料到施工结束，至少要6个班，近50个工时，而使用本发明仅需1个班、8个工时即可。

(2)现场施工操作工艺简单，无需专门培训，即可完成任务。

(3)本发明垒砌的墙体抗压性强，具有良好柔韧性，越压越结实、越不透风，维修量小；而一般的砖、料石墙为刚性，易开裂、甚至倒塌。每月皆至少维修一次，每次至少要3-6个工时，时隔3-6个月墙要重新施工一次。而本发明施工的墙体只需每月酌情补水一次(由查火员在正常检查时即可单独实施补水)。至今快一年，基本上没进行过维护。

(4)成本低：断面6.0m²的普通砖墙，一般要用砖1800块，水泥1.5吨，黄沙4车，剔除运输费外，仅材料费大约为500元。施工人工费为3000元，合计3500元。若巷道压力大、来压快，顶板破碎处费用还要加高(维护费、重修费)，而使用本发明，矿上统计为材料费2300元，人工费480元，合计2780元。一般不需维修，故一道墙即可省720元。

(5)提高了施工及使用的安全系数。井下浮煤作此使用，还减少了火灾隐患，并有利工业卫生，其社会效益明显。

Claims (6)

1、一种可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是由碎煤、水、复合外加剂经搅拌混合后装入编织袋中制得，各组份重量份如下：碎煤20份、水10～15份、复合外加剂2～4份；所述的碎煤包括碎煤、或碎煤矸石、或碎煤和碎煤矸石按比例的混合物；所述的复合外加剂由下述重量份的材料混合制成：膨润土4份、凹凸捧土2份、高岭土2.7份、交联聚丙烯酸盐1份和羧甲级纤维素0.3份。

2、根据权利要求1所述的可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是煤、煤矸石为各煤种的碎煤及其顶底板围岩的碎煤矸石，具体是泥岩、或页岩、或粉砂岩、或石灰石岩，其粒度等于或小于3cm。

3、根据权利要求1所述的可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是当煤和石灰石岩煤矸石按比例混合使用时，两者的重量份为：煤60-70份、煤矸石30-40份。

4、根据权利要求1所述的可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是所述水的PH值为6.5～9.5。

5、根据权利要求1所述的可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是当全部采用煤矸石时，煤矸石颗粒细度不大于2cm。

6、根据权利要求1所述的可柔性承压、阻燃袋装碎煤快速垒砌材料，其特征是所述膨润土为钠基膨润土或普通膨润土加钠盐改性后的膨润土。