CN104743999A - 一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法，涉及一种膏体填充材料及其制备方法，该充填材料由甲组分和乙组份组成。甲组份包括硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂、稳泡剂和水；乙组份包括发泡剂、稳泡剂、高效减水剂和水。本发明是将废物粉煤灰替代部分硫氧镁水泥作为胶凝材料，并分别将甲乙组份制成泡体，通过泵送的方法将两者充分混合，喷射到指定区域，实现快速填充、凝结、固化，在硫氧镁水泥在低消耗条件下，进行最大程度的填充。用于采空区的充填、例如煤矿采空区，也可用作巷道封闭及井下防火墙的构筑。

Description

一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种建筑混凝土材料及其制备方法，特别是涉及一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法。

背景技术

采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点。因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。目前，地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故，尤其对地下转露天开采的矿山影响很大；地下开采残留大量的采场、空室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。

在煤矿开采中，人们采用充填采煤的办法，该方法不但可以有效控制地表下沉，而且可回收90%以上的资源，但是这种原始的充填方法具有接顶困难、充填效果差、充填成本较高等缺点。数据显示，在采用充填法开采的地下矿山中，充填成本占采矿成本的30%左右，充填成本中充填材料约占80%以上，所用的硅酸盐水泥成本约占充填材料的50%。高昂的成本不仅给矿山开采造成巨大的经济压力，而且还严重制约充填采矿技术的应用发展，为降低充填成本、扩大充填应用的范围，近年来研究人员致力于水泥替代品研究，随后出现的矿用泡沫膏体材料思路的提出为解决矿体填充问题提供了新选择。

矿用泡沫膏体材料就是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质材料。 它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。在煤矿采空区，为了使矿用泡沫膏体材料具备适当的强度，泡沫体的发泡倍数一般在20倍左右。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法，本发明将废物粉煤灰替代部分硫氧镁水泥作为胶凝材料，并分别将甲乙组份制成泡体，通过泵送的方法将两者充分混合，喷射到指定区域，实现快速填充、凝结、固化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，所述材料包括甲组分和乙组分的重量份数如下：

甲组份包括硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂、稳泡剂和水；配比如下：

硫氧镁水泥：10-30；

粉煤灰：25-75；

发泡剂：1-10；

早强剂：15；

稳泡剂：1-3；

水；15-35；

乙组份包括发泡剂、稳泡剂、高效减水剂和水；配比如下：

发泡剂：1.5-3；

稳泡剂：0.5-3；

高效减水剂：0.1-2；

水：25-50。

所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，所述硫氧镁水泥为市售P.O42.5；发泡剂为混凝土专用发泡剂，发气量332（ml/g）；粉煤灰的d50=20.125μm，成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率75-85%，比表面积为约450m²/kg，松散干密度500-900kg/m³压实密度1400-1500kg/ m³。

所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，所述早强剂为市售的XF系列早强剂。

所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，所述稳泡剂为市售CD系列稳泡剂；高效减水剂是HSN系列，为有机与无机物复合而成的早强减水剂。

    一种双组份矿用泡沫膏体填充材料的制备方法，包括以下制备步骤：

首先按配方要求，先将分别计量的硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂和稳泡剂、水装入胶砂搅拌筒内，在5-20rpm的转速下搅拌2分钟，即可得到甲组份；然后将发泡剂，稳泡剂和高效减水剂加入剩余水中，在高速搅拌机中以200-500 rpm的速度高速搅拌2-3分钟，使其发泡至最大，即可得到乙组份；最后将甲组分和乙组份同时泵送到混合器中，在混合器中充分混合喷出，即可制得泡沫膏体充填材料。

本发明的优点与效果是：

    本发明是将废物粉煤灰替代部分硫氧镁水泥作为胶凝材料，并分别将甲乙组份制成泡体，通过泵送的方法将两者充分混合，喷射到指定区域，实现快速填充、凝结、固化，在硫氧镁水泥在低消耗条件下，进行最大程度的填充。用于采空区的充填、例如煤矿采空区，也可用作巷道封闭及井下防火墙的构筑。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

 本发明所公开的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料及其制备方法，主要是通过如下工艺步骤实现的：首先按配方要求，先将分别计量的硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂和稳泡剂、水等装入胶砂搅拌筒内，在5-20rpm的转速下搅拌2分钟，即可得到甲组份；然后将发泡剂，稳泡剂和高效减水剂加入剩余水中，在高速搅拌机中以200-500 rpm的速度高速搅拌2-3分钟，使其发泡至最大，即可得到乙组份；最后将甲组分和乙组份同时泵送到混合器中，在混合器中充分混合喷出，即可制得泡沫膏体充填材料。

实例1：

首先按配方要求，先将分别计量的硫氧镁水泥15份、粉煤灰54份、发泡剂2、早强剂6份和稳泡剂1份、水35份，装入胶砂搅拌筒内，在10rpm的转速下搅拌2分钟，即可得到甲组份；然后将发泡剂2.5份，稳泡剂2.5和高效减水剂1.2份加入水45份中，在高速搅拌机中以450 rpm的速度高速搅拌3分钟，使其发泡至最大，即可得到乙组份；最后将甲组分和乙组份同时泵送到混合器中，在混合器中充分混合喷出，即可制得泡沫膏体充填材料。

实例2：

    首先按配方要求，先将分别计量的硫氧镁水泥25份、粉煤灰65份、发泡剂3、早强剂4份和稳泡剂2份、水30份，装入胶砂搅拌筒内，在10rpm的转速下搅拌2分钟，即可得到甲组份；然后将发泡剂2份，稳泡剂2和高效减水剂0.8份加入水40份中，在高速搅拌机中以500 rpm的速度高速搅拌3分钟，使其发泡至最大，即可得到乙组份；最后将甲组分和乙组份同时泵送到混合器中，在混合器中充分混合喷出，即可制得泡沫膏体充填材料。

Claims (5)

1.一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，其特征在于，所述材料包括甲组分和乙组分的重量份数如下：

甲组份包括硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂、稳泡剂和水；配比如下：

硫氧镁水泥：10-30；

粉煤灰：25-75；

发泡剂：1-10；

早强剂：15；

稳泡剂：1-3；

水；15-35；

乙组份包括发泡剂、稳泡剂、高效减水剂和水；配比如下：

发泡剂：1.5-3；

稳泡剂：0.5-3；

高效减水剂：0.1-2；

水：25-50。

2. 根据权利要求1所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，其特征在于，所述硫氧镁水泥为市售P.O42.5；发泡剂为混凝土专用发泡剂，发气量332（ml/g）；粉煤灰的d50=20.125μm，成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO，孔隙率75-85%，比表面积为约450m²/kg，松散干密度500-900kg/m³压实密度1400-1500kg/ m³。

3.根据权利要求1所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，其特征在于，所述早强剂为市售的XF系列早强剂。

4.根据权利要求1所述的一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，其特征在于，所述稳泡剂为市售CD系列稳泡剂；高效减水剂是HSN系列，为有机与无机物复合而成的早强减水剂。

5.   一种双组份矿用泡沫膏体填充材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

    首先按配方要求，先将分别计量的硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂和稳泡剂、水装入胶砂搅拌筒内，在5-20rpm的转速下搅拌2分钟，即可得到甲组份；然后将发泡剂，稳泡剂和高效减水剂加入剩余水中，在高速搅拌机中以200-500 rpm的速度高速搅拌2-3分钟，使其发泡至最大，即可得到乙组份；最后将甲组分和乙组份同时泵送到混合器中，在混合器中充分混合喷出，即可制得泡沫膏体充填材料。