CN109809830A

CN109809830A - 一种含有改性镁粉的发泡充填材料及其制备方法

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Publication number: CN109809830A
Application number: CN201910240459.1A
Authority: CN
Inventors: 芦志刚; 张海波; 王菲; 王上; 白璐; 周蓉; 邢萌; 李晓军; 张志勇; 黄伦杰
Original assignee: Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Current assignee: Changcun Coal Mining of Shanxi Luan Environmental Energy Development Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-05-28

Abstract

本发明涉及一种含有改性镁粉的发泡充填材料及其制备方法，所述发泡填充材料包括组分A和组分B；所述组分A包括水泥、粉煤灰、发泡剂改性镁粉，其中改性镁粉为镁粉与表面活性剂吐温按一定比例高速搅拌混合均匀获得，所述表面活性剂吐温与镁粉的质量比为2%~10%，所述水泥、粉煤灰、改性镁粉质量比为1:1~3:0.04~0.08;所述组分B包括石膏、石灰、粉煤灰，所述石膏、石灰、粉煤灰的质量比为1:0.1~0.3:1~3。本发明的含有改性镁粉的发泡充填材料原料易取、绿色安全，其制备方法克服了快速反应大量放热的问题，达到实用、安全、高效且经济的充填目标。

Description

一种含有改性镁粉的发泡充填材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿发泡充填材料，具体涉及一种利用改性镁粉作为发泡剂制备发泡充填材料及其制备方法。

背景技术

中国拥有丰富的煤炭资源，目前煤炭每年开采量高达50亿吨，伴随着煤炭科技的发展，高产高效综采综放采集技术得到普遍推广应用，在煤炭开采过程中需要挖掘大量巷道，特别是煤巷在高应力区和构造带，巷道周围煤体极易失稳，顶煤甚至直接破碎，形成高冒区，高冒区的形成不仅埋下了施工隐患，影响开采进度，更是对工人的人身安全造成了极大的威胁，需要进行充填封闭。

目前，为了一次性解决高冒区的隐患利用填充充填材料的的方法进行解决，常用的充填材料有化学充填材料和无机非金属传统材料，化学充填材料较为常用的有马丽散、罗克休材料、瑞米材料及马格尼材料等，这些材料一般具有高膨胀性、强固结性等优点，且在国内外煤矿中有大量的使用，但这些化学充填材料也存在价格高昂、反应释放高热且多数具有毒性，阻燃性差，易引起自燃等问题。无机非金属传统材料价格便宜、无毒、来源方便，更优于化学充填材料，但传统充填材料也存在许多需要改进之处，单浆注浆虽流动性好，可操作时间长，但是凝结时间太慢，同时会放出有害气体，另外传统无机充填材料采用铝粉作为发泡剂，需要碱性材料进行激发，发泡速率较慢，充填效率低。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是提供一种含有改性镁粉的发泡充填材料及其制备方法，原料易取、绿色安全，克服了快速反应大量放热的问题，达到实用、安全、高效且经济的充填目标。

本发明的技术方案如下：一种含有改性镁粉的发泡充填材料，包括组分A和组分B；

所述组分A包括水泥、粉煤灰、发泡剂改性镁粉，其中改性镁粉为镁粉与表面活性剂吐温按一定比例高速搅拌混合均匀获得，所述表面活性剂吐温与镁粉的质量比为2%~10%，所述水泥、粉煤灰、改性镁粉质量比为1:1~3:0.04~0.08;

所述组分B包括石膏、石灰、粉煤灰，所述石膏、石灰、粉煤灰的质量比为1:0.1~0.3:1~3。

优选的，所述水泥为硫铝酸盐水泥。

上述含有改性镁粉的发泡充填材料的制备方法：将上述组分A中加入组分A质量50%~80%的水制成浆液，在上述组分B中加入组分B质量50%~80%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本发明的发泡充填材料。

优选的，所述制备方法中组分A与组分B制作浆液时，加水量一致。

本发明具有以下优点:

（1）本发明使用改性镁粉作为发泡充填材料的发泡剂，利用镁粉可以与水快速反应释放氢气的特点，并采用吐温对镁粉进行表面改性，克服其快速反应大量放热的问题，达到实用、安全、高效且经济的充填目标。

（2）本发明的制成了非化学充填材料、掺入发泡剂化学发泡的无机非充填材料，可以更安全、绿色且经济实用的应用于井下巷道充填，以解决高冒区存在所带来的安全隐患。

（3）本发明材料采用双料分离，这样有利于材料的储存，也便于施工操作，施工时只需将双料分别加入一定比例的水，充分搅拌后，便可使用双液注浆泵进行充填。

本发明的含有改性镁粉的发泡充填材料，通过改性镁粉与硫铝酸盐水泥浆体中的水进行反应，放出氢气，从而使浆体发生膨胀，在自身发生膨胀的同时也逐渐快速凝固，形成一种在一定时间具有膨胀高度且拥有一定强度的充填材料。本发明的发泡填充材料原料易取、绿色安全，不同于常用的化学充填材料的单浆注浆，本发明可以双液注浆，此工艺能更有效的控制反应时间与反应效果，同时能够及时的根据实际施工情况做出相应有效的调整。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明：

实施例1

一种含有改性镁粉的发泡充填材料，包括组分A和组分B；

所述组分B包括石膏、石灰、粉煤灰，所述石膏、石灰、粉煤灰的质量比为1:0.1~0.3:1~3；

具体实施时，改性镁粉制备：分别用镁粉质量2%、4%、6%、8%、10%的表面活性剂吐温与镁粉高速搅拌混合均匀，制得改性镁粉，分别用2M、4M、6M、8M、10M表示；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉2M按质量比为1:1:0.04混合，获得A组分;

B组分制备：将石膏、石灰、粉煤灰按质量比为1:0.1:1混合，获得B组分；

发泡充填材料制备：在制备的A组分中加入其质量50%的水制成浆液，在制备的B组分中加入其质量50%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本实施例的发泡充填材料。

实施例2：

采用实施例1制备的改性镁粉4M；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉4M按质量比为1:2:0.05混合，获得A组分

B组分制备：将石膏、石灰、粉煤灰按质量比为1:0.1:2混合，获得B组分；

发泡充填材料制备：在制备的A组分中加入其质量60%的水制成浆液，在制备的B组分中加入其质量60%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本实施例的发泡充填材料。

实施例3：

采用实施例1制备的改性镁粉4M；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉4M按质量比为1:2:0.06混合，获得A组分;

B组分制备：将石膏、石灰、粉煤灰按质量比为1:0.2:2混合，获得B组分；

实施例4：

采用实施例1制备的改性镁粉4M；

发泡充填材料制备：在制备的A组分中加入其质量70%的水制成浆液，在制备的B组分中加入其质量70%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本实施例的发泡充填材料。

实施例5：

采用实施例1制备的改性镁粉6M；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉6M按质量比为1:3:0.06混合，获得A组分;

B组分制备：将石膏、石灰、粉煤灰按质量比为1:0.1:3混合，获得B组分；

实施例6：

采用实施例1制备的改性镁粉6M；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉6M按质量比为1:3:0.07混合，获得A组分;

发泡充填材料制备：在制备的A组分中加入其质量80%的水制成浆液，在制备的B组分中加入其质量80%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本实施例的发泡充填材料。

实施例7：

采用实施例1制备的改性镁粉8M；

A组分制备：将硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性镁粉8M按质量比为1:3:0.08混合，获得A组分;

分别测试各个实施例制备的利用改性镁粉发泡剂制备的发泡充填材料密度和抗压强度，结果如表1所示：

表1 实施例1~7制备的发泡充填材料密度与抗压强度

从表1的数据可以看出，本发明制备的的发泡充填材料密度较高，具有一定的抗压强度，满足发泡充填材料的要求。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims

1.一种含有改性镁粉的发泡充填材料，其特征在于包括组分A和组分B；

2.根据权利要求1所述的含有改性镁粉的发泡充填材料，其特征在于所述水泥为硫铝酸盐水泥。

3.如权利要求1所述的含有改性镁粉的发泡充填材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将上述组分A中加入组分A质量50%~80%的水制成浆液，在上述组分B中加入组分B质量50%~80%的水制成浆液，将得到的A、B两种浆液按体积比1:1混合，反应得到本发明的发泡充填材料。

4.根据权利要求3所述的含有改性镁粉的发泡充填材料的制备方法，其特征在于所述组分A与组分B制作浆液时，加水量一致。