CN103396066A - 一种快硬型充填材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快硬型充填材料，可以用于充填煤矿松散煤体、岩体加固或采空区，该材料包含以下成份：快硬硫铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，重质碳酸钙，外掺稳定剂，促凝剂。本发明的快硬型充填材料具有便于泵送、快凝快硬，安全环保等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于煤矿松散煤体、岩体加固或采空区充填的快硬型充填材料，属于建筑材料领域。
背景技术
我国煤炭资源丰富，储量居世界第三，产量居世界第一，大小煤田遍布于全国各地，煤是我国的最主要能源，在能源结构中占据主导地位，在我国生产和消费的一次能源中，煤炭约占74％，煤炭在我国能源结构中的这种主体地位未来几十年不会改变。在国家《能源中长期发展规划纲要(2004～2020年)》中已经确定，我国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”，显然，煤炭工业是我国的基础产业，其健康、稳定、持续地发展是关系到国家能源安全的重大问题。
目前，由于传统的采煤方式的产出率相对较低，这是由于很多用于支撑的煤柱不能开采等原因导致的，采用放顶采煤法开采可提高采煤产出率，但巷帮或碎矸石需要加固、采空区需要回填，以便于采煤机的操作。巷帮或碎矸石加固常用的材料为聚氨酯类加固材料，材料成本较高、具有一定的人体危害且需要极为专业的施工操作人员；采空区充填材料一般为低强度的粉煤灰、煤矸石制备的膏体充填材料，强度发展缓慢，不利于提高生产效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种快硬型充填材料，采用快硬硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥、重质碳酸钙作为主体材料，并辅以稳定剂和促凝剂，所得到的快硬型充填材料用于煤矿填充，具有便于泵送、快凝快硬，安全环保等特点。
为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种快硬型充填材料，包含以下成份：快硬硫铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，重质碳酸钙，外掺稳定剂，促凝剂。
其中，各成分的用量可以根据需要进行调整，优选的，各成分含量为，以质量份数计：快硬硫铝酸盐水泥500～800份、普通硅酸盐水泥100～400份、重质碳酸钙100～400份、外掺稳定剂1～10份、促凝剂1～10份。
在本发明的更进一步详述和具体实施中，公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。
在本发明中，所述快硬硫铝酸盐水泥可选自42.5-72.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥选自32.5-52.5级普通硅酸盐水泥，优选的，所述快硬硫铝酸盐水泥为62.5级，普通硅酸盐水泥为42.5级。
在本发明中，所用重质碳酸钙优选为超细重质碳酸钙，更优选所述重质碳酸钙为325目。
在本发明中，所述外渗稳定剂优选为甲基纤维素醚，用于提高浆体的稳定性，防止在高水料比条件下产生泌水现象。
在本发明中，所述促凝剂优选为碳酸锂，用来调节水泥凝结时间。
申请人对本发明快硬型填充材料进行了检测，能够快凝快硬，具有良好的抗压强度。
相应的，本发明公开了所述快硬型充填材料的制备方法，包括下述步骤：将快硬硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、重质碳酸钙、外渗稳定剂、促凝剂混合均匀，得到分散均匀的粉状产品，加以包装。
优选的，为了加快混合效率，所述混合为在混料机中混合15分钟。
进一步的，本发明还公开了所述快硬型充填材料在充填煤矿松散煤体、岩体加固或采空区中的应用。
使用上述快硬型充填材料时，其施工方法为将快硬型充填材料与水混合，得到均匀的浆体，通过管道输送的方式输送至需要加固或充填的部位，进行灌注。
必要的情况下，还可设置模具以控制灌注范围。
优选的，快硬型充填材料与水按照1∶1.5～2的比例混合。
采用本发明的快硬型填充材料以及施工方法，灌注后的浆体静置5-10分钟即产生假凝现象，2小时完全固化，与普通水泥基加固或充填材料相比，具有快凝快硬的特点。
本发明快硬型填充材料用于煤矿破碎矸石、煤岩体加固，采空区或巷帮的充填，浇注井下临时支护体等情况，具有可远距离泵送、快速凝结、不易开裂、绿色环保的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，以下实施例并不对本发明构成特别限定。本发明的保护范围涵盖于权利要求及其等同变换。
实施例1
煤矿用快硬型充填材料，其组成为：快硬硫铝酸盐水泥500份、普通硅酸盐水泥100份、重质碳酸钙400份，外掺稳定剂1份，促凝剂10份，在干粉状态下进行充分混合，得到匀质粉料。使用时与水按照1∶1.5的比例混合，制得均匀的浆体，用于加固或充填，其性能特点如表1所示。
实施例2
煤矿用快硬型充填材料，其组成为：快硬硫铝酸盐水泥500份、普通硅酸盐水泥400份、重质碳酸钙100份，外掺稳定剂1份，促凝剂10份，在干粉状态下进行充分混合，得到匀质粉料。使用时与水按照1∶1.8的比例混合，制得均匀的浆体，用于加固或充填，其性能特点如表1所示。
实施例3
煤矿用快硬型充填材料，其组成为：快硬硫铝酸盐水泥800份、普通硅酸盐水泥100份、重质碳酸钙100份，外掺稳定剂10份，促凝剂1份，在干粉状态下进行充分混合，得到匀质粉料。使用时与水按照1∶2.0的比例混合，制得均匀的浆体，用于加固或充填，其性能特点如表1所示。
表1
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 水料比 | 1∶1.5 | 1∶1.8 | 1∶2.0 |
| 凝胶时间 | 5分钟 | 8分钟 | 10分钟 |
| 抗压强度 | 4.0MPa | 3.5MPa | 3.0MPa |
Claims (10)
1.一种快硬型充填材料，其特征在于包含以下成份：快硬硫铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥，重质碳酸钙，外掺稳定剂，促凝剂。
2.根据权利要求1所述的快硬型充填材料，其特征在于各成分含量为，以质量份数计：快硬硫铝酸盐水泥500～800份、普通硅酸盐水泥100～400份、重质碳酸钙100～400份、外掺稳定剂1～10份、促凝剂1～10份。
3.根据权利要求1所述的快硬型充填材料，其特征在于所述快硬硫铝酸盐水泥为62.5级，普通硅酸盐水泥为42.5级。
4.根据权利要求1所述的快硬型充填材料，其特征在于所述重质碳酸钙为325目。
5.根据权利要求1所述的快硬型充填材料，其特征在于所述外渗稳定剂为甲基纤维素醚，促凝剂为碳酸锂。
6.权利要求1所述快硬型充填材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：将快硬硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、重质碳酸钙、外渗稳定剂、促凝剂混合均匀，得到分散均匀的粉状产品，加以包装。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述混合为在混料机中混合15分钟。
8.权利要求1所述的快硬型充填材料在充填煤矿松散煤体、岩体加固或采空区中的应用。
9.根据权利要求8的应用，其特征在于施工方法为将快硬型充填材料与水混合，得到均匀的浆体，通过管道输送的方式输送至需要加固或充填的部位，进行灌注。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于快硬型充填材料与水按照1∶1.5～2的比例混合。
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