CN107954675A - 矿坑充填胶结材料的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供矿坑充填胶结材料的制备，各原料及重量份如下：建筑石膏粉：45‑65份，粉煤灰：15‑32份，碱性激发剂：6‑14份，煤矸石：8‑20份、外加剂：1‑4.5份；水料比0.48〜0.65。本发明资源综合利用，就地取材，制备方法简单，充分利用工业废渣制备矿井充填材料，其流动性、稳定性好，耐腐蚀、强度高，具有微膨胀性，填充饱满充分，充填料与地表岩层的紧密结合，重组完整的稳定的地质结构。

Description

矿坑充填胶结材料的制备
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及矿坑充填胶结材料的制备。
背景技术
我国地大物博，矿产资源丰富。随着经济的发展，矿山资源遭到长时间过度、不节制的开采，造成废弃矿山数量迅速增加。所出现的环境灾害及地质灾害，如地面塌陷、开裂，地下水污染等正在发生或处于潜在的发生之中。采用水泥和采矿废渣作为充填材料灌注矿井或矿坑，难以保证填充的饱满及各接触面的结合，顶部与原岩石结构存在空隙，还会造成地表沉陷的灾害。煤炭资源是我国的主要资源，利用充填采矿法是提高煤炭回采率、充分有限的利用资源、有效控制地压、减少地表沉降、防止塌陷的有效措施。
利用当地资源，选择合适的充填材料，及时矿井、矿坑进行充填，是利国利民的大事。
发明内容
本发明提供矿坑充填胶结材料的制备，以建筑石膏粉、粉煤灰、煤矸石等为主要原料，将粉煤灰、煤矸石固体废弃物综合利用，填充矿井或矿坑，修复地表结构，增强可利用土地面积，制备简单，成本低。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种矿坑充填胶结材料，各原料及重量份如下：
建筑石膏粉:45-65份，粉煤灰：15-32份，碱性激发剂:6-14份，煤矸石:8-20份、外加剂:1-4•5份;水料比0•48〜0•65。
所述的外加剂为缓凝剂、减水剂、聚乙烯醇、引气剂、保水剂的组合；；外加剂中缓凝剂、减水剂、聚乙烯醇、引气剂、保水剂组分比例为：15〜24:25〜43:16〜27:8〜15:18〜29。
所述的碱性激发剂为水泥、生石灰、钢渣粉的组合;碱性激发剂中水泥、生石灰、钢渣粉各组分的比例为:24〜36:35〜47:25〜32;所述生石灰细度大于100目，CaO含量大于50%。
所述的煤矸石，经破碎、筛分，颗粒粒度范围5〜70目。
—种矿坑充填胶结材料的其制备方法为：
将所述矿坑充填胶结材料各组分按比例称量备好，按原料由水、煤矸石、外加剂、碱性激发剂、粉煤灰、建筑石膏粉的排列顺序依次间隔2min加入到搅拌桶或搅拌釜中，原料加入时搅拌桶或搅拌釜转速>l00r/min，即制得矿坑充填胶结材料，后保持搅拌桶或搅拌釜转速>20r/min，可栗送、灌、饶注施工使用。
本发明有如下显著进步之处：
第一、就地取材，废物利用。建筑石膏粉选用脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏粉。脱硫石膏、粉煤灰是电厂的主要固体废弃物，煤矸石是采煤的主要固体废弃物，一般三者较矿井、矿坑的位置近，充分以三种固体废弃物为主要原料制备矿坑填充材料，就地取材，就地解决，减少对地表生态环境的破坏，成本低。
第二、本发明的矿坑充填胶结材料根据实际输送距离、输送方式不同，调节浆体的凝结时间及流动性，保证胶结材料浆体具有良好的流动性，满足栗送及灌注的需求，同时具有微膨胀特性，膨胀率为0.2〜2%，使填充饱满充分，充填料与地表岩层的紧密结合，重组完整的稳定的地质结构。
第三、充填胶结材料水化反应形成以二水石膏晶体为结构骨架，水化硅酸钙、钙矾石包裹晶体的结构，提高硬化后材料的耐水性和后期强度;煤矸石破碎筛分后作为轻质骨料，保证了足够的强度的同时降低充填胶结材料的密度;采空区矿井水中通常含有腐蚀性作用的Cl_、S042'Mg2+，对硬化体不产生腐蚀影响;硬化体具有一定的多微孔结构，有一定的透水作用，有利于地上水的渗透排放，这种结构还有保住水分、散发水分的功效，在一定程度上调节充填区的自然条件，模拟纯自然生态环境，有利于人动植物、细菌等生物的生长。
具体实施方式
实施案例1
一种矿坑充填胶结材料，各原料及重量份如下：
建筑石膏粉:49份，粉煤灰:25份，碱性激发剂:11.3份，煤矸石：12份、外加剂:2.7份;水料比0.55。
所述的外加剂为缓凝剂、减水剂、聚乙烯醇、引气剂、保水剂的组合;外加剂中缓凝剂、减水剂、聚乙烯醇、引气剂、保水剂组分比例为：17:29:21:12:21，缓凝剂选用SC石膏缓凝剂，减水剂选用聚羧酸减水剂，保水剂选用羟丙基甲基纤维素，粘度100000pa•s。
所述的碱性激发剂为水泥、生石灰、钢渣粉的组合;碱性激发剂中水泥、生石灰、钢渣粉各组分的比例为：32:38:30，水泥选用42.5普通硅酸盐水泥，生石灰粉细度为大于120目，CaO含量为65%，钢渣粉细度大于200目。
所述的煤矸石，经破碎、筛分，颗粒粒度范围5〜70目。
—种矿坑充填胶结材料的其制备方法为：
将所述矿坑充填胶结材料各组分按比例称量备好，按原料由水、煤矸石、外加剂、碱性激发剂、粉煤灰、建筑石膏粉的排列顺序依次间隔2min加入到搅拌桶或搅拌釜中，原料加入时搅拌桶或搅拌釜转速>l00r/min，即制得矿坑充填胶结材料，后保持搅拌桶或搅拌釜转速>20r/min，可栗送、灌、饶注施工使用。
经检测，制备的矿坑充填胶结材料浆料，初始流动度145mm/m，30分钟流动度损失<±3mm，初凝时间为62min，终凝时间82min，28天膨胀率1.2%，28天抗压强度9.7MPa。

Claims (1)

1.矿坑充填胶结材料的制备，其特征是:各原料及重量份如下：建筑石膏粉:45-65份，粉煤灰：15-32份，碱性激发剂:6-14份，煤矸石:8-20份、外加剂:1-4•5份;水料比0•48〜0•65;
所述的外加剂为缓凝剂、减水剂、聚乙烯醇、引气剂、保水剂的组合；
所述的碱性激发剂为水泥、生石灰、钢渣粉的组合；
所述的煤矸石，经破碎、筛分，颗粒粒度范围5〜70目。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111454020A (zh) * 2020-03-26 2020-07-28 张延年 多固废矿坑回填浇筑石及其生产工艺
CN113045282A (zh) * 2021-03-26 2021-06-29 山东萱源科学工程产业技术研究院有限公司 一种利用多源煤基固废制备充填材料的方法

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