CN111439976A - 一种矿用沿空留巷高水充填材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿用沿空留巷高水充填材料及其制备方法，属于充填材料技术领域，用以解决现有充填材料成本高、凝结时间长的问题。本发明的矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分，原料按质量分数构成为：A组分包括：硫铝酸盐水泥400‑600份，硅酸盐水泥50‑150份，缓凝剂1‑2份；B组分包括：赤泥300‑400份，煤矸石100‑200份，激发剂30‑50份，定优胶1‑2份。本发明具有成本低、凝结时间短、抗压强度高等优点，且实现了工业固废的无害化综合利用，有效降低了材料成本。

Description

一种矿用沿空留巷高水充填材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及充填材料技术领域，尤其涉及一种矿用沿空留巷高水充填材料及其制备方法。
背景技术
性能优良的充填材料是保障采空区安全的关键所在，赤泥是制铝工业所产生的工业废弃物，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，为了满足沿空留巷充填需求和消纳固体废弃物赤泥的双重目标，必须开放性能优良的充填材料。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种矿用沿空留巷高水充填材料及其制备方法，用以解决现有充填材料成本高、凝结时间长的问题。
一方面，本发明提供了一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分，原料按质量分数构成为：A组分包括：硫铝酸盐水泥400-600 份，硅酸盐水泥50-150份，缓凝剂1-2份；B组分包括：赤泥300-400 份，煤矸石100-200份，激发剂30-50份，定优胶1-2份。
进一步，所述缓凝剂为蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钙盐、钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或几种的混合物。
进一步，所述硅酸盐水泥标号为42.5。
进一步，所述激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物。
进一步，所述激发剂按质量分数构成为钙盐50-60份，锂盐2-4份，镁盐2-4份。
进一步，所述煤矸石的粒径≤25mm。
进一步，粒径≤5mm的煤矸石占所述煤矸石的总量不低于50％。
进一步，所述硅酸盐水泥用量与硫铝酸盐水泥用量比不高于1:4。
另一方面，本发明提供了上述矿用沿空留巷高水充填材料的制备方法，将所述A组分和B组分中的原料分别按比例混合，搅拌均匀，分别包装储存，得到所述充填材料的A料和B料。
再一方面，本发明提供了一种矿用沿空留巷高水充填材料的使用方法，所述A料、B料分别与水以2:3的重量比混合，搅拌形成A浆料和 B浆料，再将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合搅拌均匀后注浆使用。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明提供的高水充填材料，凝结时间短，能够在40min内凝结；水灰比为1.5，浆料易于泵送，同时能有效降低浆料用量，达到降低成本的目的；相比市售材料，早期抗压强度提高近一倍；
(2)本发明提供的高水充填材料，加入赤泥和煤矸石，实现了工业固废的无害化综合利用，在保证材料性能的同时，有效降低成本，该材料成本仅为市售材料成本的70％；
(3)本发明提供的高水充填材料，具有成本低、凝结时间短、抗压强度高等优点，且实现了工业固废的无害化综合利用，有效降低了材料成本。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书中所特别指出的内容中来实现和获得。
具体实施方式
本发明的实施例用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分，按重量比记，A组分包括：硫铝酸盐水泥400-600份，硅酸盐水泥 50-150份，缓凝剂1-2份；B组分包括：赤泥300-400份，煤矸石100-200 份，激发剂30-50份，定优胶1-2份。
其中，硅酸盐水泥标号为42.5。
缓凝剂为蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钙盐、钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或几种的混合物。
激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物，且按重量比记，钙盐为50-60 份，锂盐为2-4份，镁盐为2-4份。
赤泥是风干后的赤泥，从赤泥堆场获取。
煤矸石的粒径≤25mm，且其中粒径≤5mm的煤矸石占煤矸石的总量不低于50％，该范围的粒径分散效果较好，在体系中承担填充支撑作用。
硅酸盐水泥用量与硫铝酸盐水泥用量比不高于1:4，掺入硅酸盐水泥，水泥体系碱度增大，能加快水化速度，钙矾石生成量增多，生成的材料早期强度较高。
本发明还提供了上述矿用沿空留巷高水充填材料的制备方法：将A 组分和B组分中的原料分别按比例混合，搅拌均匀，分别包装储存，得到所述充填材料的A料和B料。
本发明还提供了上述矿用沿空留巷高水充填材料的使用方法：所述A 料、B料分别与水以2:3的重量比混合，搅拌形成A浆料和B浆料，再将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合搅拌均匀后注浆使用。
本发明的有益效果为：本发明将赤泥、煤矸石等应用于充填材料，实现了工业固废的无害化综合利用，且降低了生产成本，本发明材料的生产成本为市售材料的70％。
本发明充填材料采用硫铝酸盐和硅酸盐水泥复配体系，有效缩短了凝固时间，能够在40min内达到终凝，且采用双组份体系，易于泵送，材料成型后抗压强度较高，早期抗压强度较市售材料提高近一倍。
实施例1
一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分。
其中，A组分按照重量比包括：硫铝酸盐水泥600份，硅酸盐水泥 150份，缓凝剂2份；所述B组分按照重量比包括：赤泥400份，煤矸石200份，激发剂50份，定优胶2份。
分别将上述A组分和B组分中的原料按比例混合，搅拌均匀，得到所述充填材料的A料和B料。
分别将上述A料和B料与水以2:3的重量比混合，搅拌均匀，形成A 浆料和B浆料，制成浆料，将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合，搅拌均匀后注浆使用。
将本实施例制备得到的高水充填材料泵送至充填区，结果如下：
Figure RE-GDA0002533764570000041
本实施例中激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物，其重量比为钙盐 60份，锂盐4份，镁盐4份。
实施例2
一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分。
其中，所述A组分按照重量比包括：硫铝酸盐水泥500酸盐水泥100 缓凝剂2份。
所述B组分按照重量比包括：赤泥350份，煤矸石150份，激发剂39份，定优胶1份。
分别将上述A组分和B组分中的原料按比例混合，搅拌均匀，得到所述充填材料的A料和B料。
分别将上述A料和B料与水以2:3的重量比混合，搅拌均匀，形成 A浆料和B浆料，制成浆料，将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合，搅拌均匀后注浆使用。
将本实施例制备得到的高水充填材料泵送至充填区，结果如下：
Figure RE-GDA0002533764570000051
本实施例中激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物，其重量比为钙盐 50份，锂盐2份，镁盐2份。
实施例3
一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分。
其中，所述A组分按照重量比包括：硫铝酸盐水泥500份，硅酸盐水泥100份，缓凝剂1份.
所述B组分按照重量比包括：赤泥300份，煤矸石200份，激发剂 39份，定优胶1份。
分别将上述A组分和B组分中的原料按比例混合，搅拌均匀，得到所述充填材料的A料和B料。
分别将上述A料和B料与水以2:3的重量比混合，搅拌均匀，形成 A浆料和B浆料，制成浆料，将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合，搅拌均匀后注浆使用。
将本实施例制备得到的高水充填材料泵送至充填区，结果如下：
Figure RE-GDA0002533764570000061
本实施例中激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物，其重量比为钙盐 45份，锂盐3份，镁盐2份。
实施例4
一种矿用沿空留巷高水充填材料，包括A组分和B组分。
其中所述A组分按照重量比包括：硫铝酸盐水泥400份，硅酸盐水泥50份，缓凝剂1份。
所述B组分按照重量比包括：赤泥300份，煤矸石100份，激发剂 34份，定优胶1份。
分别将上述A组分和B组分中的原料按比例混合，搅拌均匀，得到所述充填材料的A料和B料。
分别将上述A料和B料与水以2:3的重量比混合，搅拌均匀，形成 A浆料和B浆料，制成浆料，将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合，搅拌均匀后注浆使用。
将本实施例制备得到的高水充填材料泵送至充填区，结果如下：
Figure RE-GDA0002533764570000071
本实施例中激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物，其重量比为钙盐 40份，锂盐2份，镁盐2份。
本发明实施例1-4中，采用了赤泥和煤矸石两种固废，采用硫铝酸盐和硅酸盐复配体系，能够提高早期水化速度，缩短凝固时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，包括A组分和B组分，原料按质量分数构成为：
A组分包括：硫铝酸盐水泥400-600份，硅酸盐水泥50-150份，缓凝剂1-2份；
B组分包括：赤泥300-400份，煤矸石100-200份，激发剂30-50份，定优胶1-2份。
2.根据权利要求1所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述缓凝剂为蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钙盐、钠盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥标号为42.5。
4.根据权利要求1所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述激发剂为钙盐、镁盐、锂盐的混合物。
5.根据权利要求4所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述激发剂按质量分数构成为钙盐50-60份，锂盐2-4份，镁盐2-4份。
6.根据权利要求1所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述煤矸石的粒径≤25mm。
7.根据权利要求6所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，粒径≤5mm的煤矸石占所述煤矸石的总量不低于50％。
8.根据权利要求1所述的矿用沿空留巷高水充填材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥用量与硫铝酸盐水泥用量比不高于1:4。
9.一种矿用沿空留巷高水充填材料的制备方法，其特征在于，将所述A组分和B组分中的原料分别按比例混合，搅拌均匀，分别包装储存，得到所述充填材料的A料和B料。
10.一种矿用沿空留巷高水充填材料的使用方法，其特征在于，所述A料、B料分别与水以2:3的重量比混合，搅拌形成A浆料和B浆料，再将A浆料和B浆料以1:1的重量比混合搅拌均匀后注浆使用。
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