CN101486556B - 一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料及制备方法 - Google Patents

一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料及制备方法，首先将天然无水石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g；再将引气剂0.03％-0.08％；激发剂：0.5％-1.0％；早强剂：1.5％-2.5％；速凝剂：0.40％-1.2％；减水剂：0.5％-1.0％混合后，与天然无水石膏：15％-18％；水泥：15％-25％；粉煤灰：18％-25％；石子：20％-25％；河砂：20％-25％在混料机中混合均匀，得到一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料。本发明生产中不需要煅烧与粉磨，能节约能源、减少污染，且由于减水剂用量减少，降低了生产成本，提高了市场竞争力，极大推动未来矿井生产的技术发展；生产工艺简单，施工采用机械泵送，操作简单，给矿井安全生产带来更大的保障。

Description

一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料及制备方法
技术领域
本发明主要应用于各种矿井下巷旁充填支护领域，具体涉及一种以水泥、粉煤灰、石膏为主要胶凝材料的膏体泵充材料及其制备方法。
背景技术
在矿山安全问题日益重要的今天，沿空留巷技术的发展对巷旁支护材料的要求也在不断提高。沿空留巷从空间上使巷道处于开采后应力重新分布的低应力区，但从时间上无法避免采动支承应力重新分布过程中的剧烈作用，巷道需要经受两次采动影响，矿压显现强烈，沿空留巷具有煤炭回采率高、回采工作面衔接合理、巷道掘进率低、掘进排矸少的优点，尤其是掘进速度仅为80～100米/月的煤与瓦斯突出煤层，采用沿空留巷可以解决采掘接替紧张的难题，并通过风巷抽取采空区内瓦斯，因而，沿空留巷一直是煤炭开采技术的重要发展方向。然而，巷旁填充材料是制约沿空留巷技术发展最关键的因素。目前，巷旁填充材料采用水泥作为胶凝材料，生产中需要对原材料进行煅烧与粉磨，给环境带来污染，浪费了能源且成本高，不利于市场推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料及制备方法，使其能满足于各种矿井巷道在发展矿井开采技术时所需要的多种性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征在于，其各组分及重量百分比为：
天然无水石膏        15％-18％
水泥                15％-20％
粉煤灰或矿渣        18％-25％
引气剂              0.03％-0.08％
激发剂              0.5％-1.0％
早强剂              1.5-2.5％
速凝剂              0.40％-1.2％
减水剂              0.5％-1.0％
石子        20％-25％
河砂        20％-25％
所述引气剂采用十二烷基苯璜酸钠、十二烷基苯璜酸钾，可以为任意一种；所述激发剂包括钠盐系列激发剂，过渡金属硫酸盐，可以为任意一种或两种以上的混合，两种以上的混合时为任意配比；所述早强剂为非硫酸盐类早强剂；所述速凝剂为低碱矾土矿类速凝剂；所述减水剂选用奈系超早强高效复合低引气型减水剂。
所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：选用水泥强度标号为42.5P.O。
所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：粉煤灰采用一级或二级粉煤灰，可以为任意一种或两种以上的混合，两种以上的混合时为任意配比。
所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：河砂要求含泥量小于1％，含水率小于1％，细度模数不大于2.2。
所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：石子要求含泥量小于1％，含水率小于1％，直径4mm方孔筛筛余为0。
所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：硬石膏粉为天然无水硬石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g。
一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料的制备方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：1)将天然硬石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g；2)、将引气剂、激发剂、速凝剂、早强剂、减水剂按给定重量百分比比例充分混合后，与给定重量百分比的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰，在混料机中混合均匀，袋装后得到一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料的成品。
使用时，以一定的拌和用水量将其搅拌成具有一定流动度、稳定性很好的膏状砂浆，由气泵加压经输送管道输入由活动模板在沿空留巷巷旁制成的充填空间内，在模内自密实成型硬化，具有早期强度高与混凝土类似，但材料成本相对大大降低。
本发明是采用天然无水石膏，粉煤灰替代部分水泥经外加剂激发后，成为超高早强沿空留巷巷旁支护膏体填充材料。天然无水石膏，粉煤灰具有潜在水化活性，在一定外加剂激发作用下，使本发明具有硬化强度高、稳定性好、凝结时间可适当调整的特点。本发明所用原料均为成品粉剂，生产中不需要煅烧与粉磨，能节约能源、减少污染，且由于减水剂用量减少，降低了生产成本，提高了市场竞争力，极大推动未来矿井生产的技术发展；本发明生产工艺简单，施工采用机械泵送，操作简单，给矿井安全生产带来更大的保障。
具体实施方式
一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其各原料的重量百分比为：
实施例1
天然无水石膏            15％-18％
水泥                    15％-20％
粉煤灰或高炉矿渣        18％-25％
引气剂                  0.03％-0.08％
激发剂                  0.5％-1.0％
早强剂                  1.5-2.5％
速凝剂                  0.6％-0.8％
减水剂                  0.5％-0.8％
石子                    20％-25％
河砂                    20％-25％
制备时，首先将天然无水石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g；再将引气剂、激发剂、速凝剂、早强剂、减水剂按给定比例充分混合后，与给定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料机中混合均匀，即成一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，将其袋装后即成产品。此实施例得到的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料凝结时间适中，凝结硬化快，强度高，表面光洁细腻，适合于通常巷道的充填支护工作。
实施例2
天然无水石膏            2％-3％
水泥                    15％-25％
粉煤灰或矿渣            18％-25％
引气剂                  0.01％-0.04％
激发剂                  0.5％-1.0％
早强剂                  0.5-1.5％
速凝剂                  0.8％-1.2％
减水剂                  0.5％-0.8％
石子                    20％-25％
河砂                    20％-25％
制备时，首先将天然无水石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g；再将引气剂、激发剂、速凝剂、早强剂、减水剂按给定比例充分混合后，与给定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料机中混合均匀，即成一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，将其袋装后即成产品。此实施例得到的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料流动性好，凝结时间短，早期强度高，适合于矿井掘进速度快，材料需要拆模速度快，矿井顶板压力过大的巷道，以免影响掘进进度耽误工作进尺。
实施例3
天然无水石膏            10％-15％
水泥                    15％-20％
粉煤灰矿渣              18％-25％
引气剂                  0.03％-0.08％
激发剂                  0.5％-1.0％
早强剂                  1.0-1.5％
速凝剂                  0.3％-0.6％
减水剂                  0.6％-1.0％
石子                    20％-25％
河砂                    20％-25％
制备时，首先将天然无水石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g；再将引气剂、激发剂、速凝剂、早强剂、减水剂按给定比例充分混合后，与给定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料机中混合均匀，即成一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，将其袋装后即成产品。此实施例得到的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料属于高流态型充填材料、凝结时间适中、强度高，适合于矿井巷道有多处拐角或在坡度较大的地方需要充填，由于高度落差太大，平距较远容易造成管道堵塞等影响工作进度的巷道。
使用时，以一定的拌和用水量将其搅拌成具有一定流动度、稳定性很好的膏状砂浆，由气泵加压经输送管道输入由活动模板在沿空留巷巷旁制成的充填空间内，在模内自密实成型硬化。

Claims (5)

1.一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征在于，各组分及重量百分比为：
Figure FSB00000611560000011
所述引气剂采用十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾中的任意一种；所述激发剂包括钠盐系列激发剂，过渡金属硫酸盐，为任意一种或两种以上的混合，两种以上的混合时为任意配比；所述早强剂为非硫酸盐类早强剂；所述速凝剂为低碱矾土矿类速凝剂；所述减水剂选用萘系超早强高效复合低引气型减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：选用水泥强度标号为42.5P.0。
3.根据权利要求1所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：河砂要求含泥量小于1％，含水率小于1％，细度模数不大于2.2。
4.根据权利要求1所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料，其特征为：石子要求含泥量小于1％，含水率小于1％，直径4mm方孔筛筛余为0。
5.根据权利要求1所述的一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料的制备方法，其特征在于：依次按以下步骤进行：
1)、将天然无水硬石膏利用工业球磨机粉磨，细度控制在200目筛余量小于1％，比表面积在4000-5000cm2/g，得到硬石膏粉；
2)、将引气剂、激发剂、速凝剂、早强剂、减水剂按给定重量百分比比例充分混合后，与给定重量百分比的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰，在混料机中混合均匀，袋装后得到一种矿井留巷支护用膏体泵送填充材料的成品。
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