CN102093017B - 矿用浇筑料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用浇筑料，由以下重量比的原料经混合、搅拌后制成：42.5级水泥17～19%，中砂35～37%，3～5mm碎石34～36%，Ⅱ级粉煤灰4～6%，复合添加剂3～5%；上述复合添加剂由以下组份的原料制成：萘系高效减水剂12～15份；氨基10～15份；羟乙基纤维素0.05～0.1份；葡萄糖酸钠0.5～1份；柠檬酸1～1.5份；乙酸钠5～15份；碳酸钾3～12份；石灰1～3份；明矾1～4份；铝酸三钙1～2.4份；碳酸三钙21～69.5份；碳酸钠0.1～0.5份。本发明能快速脱模、输送距离远、免振动且充填效果好，浇筑体后期强度高，主要用于煤矿井下沿空留巷巷旁支护墙体的浇筑。

Description

矿用浇筑料
技术领域
本发明涉及一种浇筑材料，具体为一种煤矿井下沿空留巷巷旁支护技术中的充填浇筑材料。
背景技术
沿空留巷是煤矿开采的一项创新技术，它可以提高煤炭回采率，减少掘进数量，减轻采掘接续矛盾，节约煤炭资源，提高经济效益。我国在沿空留巷技术的应用方面进行了大量探索，从薄煤层到厚煤层，从缓倾斜煤层到急倾斜煤层,都有沿空留巷的成功经验。其技术的发展历程,大致可分为以下四个阶段。
第一阶段：从20世纪50年代起，开始采用木棚支护，要求煤层厚度在1.5米以下。缺点：矸石的沉缩量大、巷内支架变形严重、维护工作量大、工人垒砌矸石的工效低、劳动强度大、安全性差等，应用范围受到极大限制。
第二阶段：从20世纪60年代～70年代，开始采用密集支柱、木垛、矸石带、砌块等作为巷旁支护,巷内多采用木棚、工字钢梯形支架支护，要求煤层厚度在1.0～2.5米厚，该技术在一定范围得到推广应用。
第三阶段：从20世纪80年代～90年代，在引进、吸收国外的沿空留巷技术的基础上,发展了巷旁充填护巷技术,巷内多采用U型钢可缩性金属支架。缺点：由于巷内支护大多为被动支护,加之巷旁充填技术还不完善,其支护技术难以适应大断面沿空留巷的要求，应用范围又呈减少趋势。
第四阶段：从21世纪以来，随着锚网索支护技术的推广应用和巷旁充填技术的不断完善，在厚煤层综采工作面的沿空留巷技术得到了快速发展。巷旁支护充填技术也不断完善，截止目前国内已有不同原料、不同配比和不同性能的浇筑材料用于沿空留巷巷旁支护充填墙体，但由于所使用的原材料和配比不同，其性能也各不相同，用于巷旁浇筑的效果也有较大的区别，有的浇筑后实体后期强度偏低，需要增加浇筑体的厚度，造成材料浪费；有的浇筑后早期强度不足，需要延长脱模时间，影响采掘效率；有的在浇筑过程中初凝较早，坍落度损失较快，影响输送距离和浇筑效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能快速脱模、输送距离远、免振动且充填效果好，浇筑体后期强度高的新型矿用浇筑料，主要用于煤矿井下沿空留巷巷旁支护墙体的浇筑。
本发明所述的一种矿用浇筑料，由以下重量比的原料经混合、搅拌后制成：42.5级水泥17～19%，中砂35～37%，3～5mm碎石 34～36%，Ⅱ级粉煤灰4～6%，复合添加剂3～5%；上述复合添加剂由以下组份的原料制成：萘系高效减水剂12～15份；氨基10～15份；羟乙基纤维素0.05～0.1份；葡萄糖酸钠0.5～1份；柠檬酸1～1.5份；乙酸钠5～ 15份；碳酸钾3～ 12份；石灰1 ～3份；明矾1～ 4份；铝酸三钙1～2.4份；碳酸三钙21～69.5份；碳酸钠0.1～0.5份。
本发明既要满足4小时快速脱模，又要有良好的和易性，满足远距离输送、免振动且达到良好的浇筑效果，所以本发明设计的浇筑料不同于普通混凝土，也不同于自密实混凝土。在进行配方设计时，需要在设计基本配方的基础上，做大量的调试工作，直到试配出符合工作参数要求的配方。复合添加剂中，萘系高效减水剂和氨基起减水作用，羟乙基纤维素起保水作用，葡萄糖酸钠和柠檬酸起保塑、缓凝作用；乙酸钠、碳酸钾起早强作用，石灰起膨胀作用，明矾起抗收缩作用，铝酸三钙、碳酸三钙起膨胀、早强作用，碳酸钙起早强作用。
复合添加剂的制备方法是根据拌和设备的规格容积，按照原料配比，称取相应原料分量，加入外加剂干粉拌和机，搅拌4～6分钟，倒入成品储存仓，最后用包装机包装成袋（50kg）。
制备该矿用浇筑料的工艺流程是：备料→上料→烘干→筛分→贮存（原料）→计量（配料）→拌和→包装→贮存（成品）。
1、备料。主要指砂子和石子的储备。砂子采用天然中砂或人工砂，细度模数2.3～3.0，还可进一步控制含泥量≤3.0%，泥块含量≤1.0%，硫化物及硫酸盐含量≤1.0%；石子采用碎石或卵石，粒径3～5mm，还可进一步控制针片状含量≤15%，含泥量≤1.0%，泥块含量≤0.5%，硫化物及硫酸盐含量≤1.0%。
2、上料。采用装载机上料，胶带机输送，要求砂子含水率≤8%，石子含水率≤5%。
3、烘干。炉温大于380℃，砂石出炉温度不小于100℃，含水率≤0.5%。
4、筛分。去除砂石料中5mm以上杂质，砂、石料中粉尘含量≤1.0%。
5、贮存。包括砂、石经烘干、筛分后的半成品，还有水泥、粉煤灰。水泥可采用42.5级矿渣水泥，有条件时优先采用42.5级普通水泥，其28天抗压强度不低于42.5Mpa，抗折强度不低于6.5Mpa。粉煤可灰采用Ⅱ级（细度≤20%，烧失量≤8%，需水量比≤105%，三氧化硫含量≤3%）。
6、配料（计量）。采用电子计量称，水泥、粉煤灰、外加剂计量误差≤±1%，砂子、石子计量误差≤±2%。 
7、拌和。入料顺序：先入砂子、石子，再入水泥、粉煤灰，最后加入复合添加剂。采用边加入边搅拌的方式。总拌和时间不少于180分钟，其中加入复合添加剂至拌和结束的时间不少于90分钟。
8、包装。采用机械包装，毎袋为50kg，误差≤2%。
9、库存。不得雨淋和受潮，有效期为3个月。
使用时，将袋装成品运输至井下工作面，用特种设备，经上料、拌和、泵送到液压支架模板内，免振动自动充填浇筑成型，3～4小时后，即可拆除支架模板。
本发明所述的矿用浇筑料性能及效果为：
①坍落度：220～270mm；
②扩展度:550～650mm；
③初凝时间：≥45分钟；
④终凝时间：≥ 90分钟；
⑤强度：4h≥ 2.5MPa，1d≥12MPa，3d≥17MPa，7d≥21MPa，28d≥30MPa以上；
⑥比重：1950～2050㎏/m3
通过模拟试验和井下生产使用，完全满足沿空留巷巷旁支护充填浇筑要求。
本发明所述的矿用浇筑料具有速凝早强的优点，以便快速脱模，又具有良好的和易性和流动性，满足长距离输送入模后，达到不振动、自密实的充填效果。采用本发明所述的矿用浇筑料，每米巷道可增加经济效益3～5万元左右（根据煤层厚度和煤质情况）。采用这项技术，可以合理开发煤炭资源，提高煤炭资源的回采率，延长矿井的服务年限；可以少掘巷道，减少掘进成本，缓解采掘接续紧张的状况，可以实现Y型通风，对瓦斯抽放有着重大意义；可以大量利用粉煤灰等工业固体废弃物，利于资源的综合利用和环境保护。
具体实施方式
实施例1
复合添加剂的制备：萘系高效减水剂12千克；氨基10千克；羟乙基纤维素0.05千克；葡萄糖酸钠0.5千克；柠檬酸1千克；乙酸钠5千克；碳酸钾3千克；石灰1千克；明矾1千克；铝酸三钙1千克；碳酸三钙21千克；碳酸钠0.1千克。
矿用浇筑料的制备：42.5级水泥17千克，中砂36千克，3～5mm碎石 36千克，Ⅱ级粉煤灰6千克，复合添加剂5千克。
实施例2
复合添加剂的制备：萘系高效减水剂15千克；氨基15千克；羟乙基纤维素0.1千克；葡萄糖酸钠1千克；柠檬酸1.5千克；乙酸钠15   千克；碳酸钾12千克；石灰3千克；明矾4千克；铝酸三钙2.4千克；碳酸三钙69.5千克；碳酸钠0.5千克。
矿用浇筑料的制备：42.5级水泥19千克，中砂37千克，3～5mm碎石36千克，Ⅱ级粉煤灰5千克，复合添加剂3千克。
实施例3
复合添加剂的制备：萘系高效减水剂13千克；氨基12千克；羟乙基纤维素0.08千克；葡萄糖酸钠0.8千克；柠檬酸1.2千克；乙酸钠10千克；碳酸钾8千克；石灰2千克；明矾3千克；铝酸三钙1.5千克；碳酸三钙50千克；碳酸钠0.2千克。
矿用浇筑料的制备：42.5级水泥18千克，中砂37千克，3～5mm碎石 34千克，Ⅱ级粉煤灰6千克，复合添加剂5千克。
实施例4
复合添加剂的制备：萘系高效减水剂13千克；氨基12千克；羟乙基纤维素0.08千克；葡萄糖酸钠0.8千克；柠檬酸1.2千克；乙酸钠10千克；碳酸钾8千克；石灰2千克；明矾3千克；铝酸三钙1.5千克；碳酸三钙50千克；碳酸钠0.2千克。
矿用浇筑料的制备：42.5级水泥19千克，中砂35千克，3～5mm碎石 35千克，Ⅱ级粉煤灰6千克，复合添加剂5千克。

Claims (1)

1.一种矿用浇筑料，其特征是由以下重量比的原料经混合、搅拌后制成：42.5级水泥17～19%，中砂35～37%，3～5mm碎石 34～36%，Ⅱ级粉煤灰4～6%，复合添加剂3～5%；
上述复合添加剂由以下组份的原料制成：萘系高效减水剂12～15份；氨基减水剂10～15份；羟乙基纤维素0.05～0.1份；葡萄糖酸钠0.5～1份；柠檬酸1～1.5份；乙酸钠5～ 15份；碳酸钾3～ 12份；石灰1 ～3份；明矾1～ 4份；铝酸三钙1～2.4份；碳酸三钙21～69.5份；碳酸钠0.1～0.5份。
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