CN103396066B - 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,所述外掺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、外掺稳定剂、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 (4)
1.一种快硬型充填材料,其特征在于由以下成份组成: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,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;所述快硬硫铝酸盐水泥为42.5-72.5级快硬硫铝酸盐水泥,普通硅酸盐水泥为32.5-52.5级普通硅酸盐水泥;所述重质碳酸钙为超细重质碳酸钙;所述外掺稳定剂为甲基纤维素醚,促凝剂为碳酸锂。
2.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。
3.根据权利要求1所述的快硬型充填材料,其特征在于所述重质碳酸钙为325目。
4.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,施工方法为将快硬型充填材料与水按照1∶1.5~2的比例混合,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。
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