CN113187540B - 一种废弃矿井巷道的回填方法 - Google Patents

一种废弃矿井巷道的回填方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种废弃矿井巷道的回填方法，包括以下步骤：a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；其中，环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料如下文所述。本发明将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料分别依次铺设于矿井巷道中，其中环境修复材料直接与矿井巷道壁接触，形成底层，聚氨酯泡沫基复合材料复合在底层表面，形成表层，两层填充料共同作用，能够提高材料的抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。

Description

一种废弃矿井巷道的回填方法
技术领域
本发明涉及环境修复材料领域，特别涉及一种废弃矿井巷道的回填方法。
背景技术
我国地大物博，矿产比较丰富，矿产开发带来的可观利润推动了采矿业的迅速发展，煤炭、金属、非金属矿井遍及全国各地。据估计，全国有600多座矿业城市，这些矿业城市中，目前处于发展期的占11％，稳定期的占70％，衰竭期的占19％。矿井地下开采时都有一定的服务年限，年限达到后矿井就要报废，今后5～10年内将是我国大中型矿井衰退、报废的集中期。对于我国这些矿业城市，对矿产资源的高依存度占据了近一半，由于长期缺乏统筹规划和资源衰减等原因，矿井报废的同时也积累了大量的矛盾和问题，主要是经济结构失衡、失业和贫困人口较多、生态环境破坏严重等。同时，废弃矿井的分布状况制约着城市用地的扩展和城市内部空间结构的调整，而随着城市化进程的大力推进和城市空间的迅速拓展，土地供需矛盾也变得日益突出。因此，进入衰退或转型期的矿业城市都有不同程度的城市环境、社会和经济问题，而废弃矿井也成为问题的承载体。
废弃矿井占用和破坏了大量的土地资源，据统计，全国因矿产开采挖损、塌陷和压占的废弃土地约有9000万亩，矿产开采过程中产生的废水、废气会造成水污染和空气污染；露天堆积的废弃物中的有毒物质随雨水或地表径流渗入土壤，造成土壤污染；在长期开采过程中产生的大量废弃巷道、硐室，易引发地面沉陷、山体滑坡等地质灾害；进而导致水土流失、土壤退化、生物多样性下降等生态问题。废弃矿井的环境质量限制了经济的发展，污染的治理成本较大。
矿井报废虽然表明井田内的地下矿物已经开采完毕，但是其中巷道、硐室有些可进行二次利用，具有以下优点：(1)矿井巷道防护性和安全性优于一般地下空间。地下空间深度较大，可达数百米，甚至上千米。对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等优于一般地下空间。(2)温度、湿度等环境条件比较好。由于埋深大，受外界影响小，一年四季温度变化小，冬暖夏凉效果好。(3)节省投资。矿井废弃巷道在新建时已进行了资金投入，虽然利用时要加以改造、加固和修缮，但比新建地下工程空间要节省投资。
目前我国对废弃矿井的利用主要集中在地表土地的利用，比如废弃矿区的旅游开发，在对于矿井周边环境条件较好，特别是森林覆盖率高的这样一些地区建成公园或者风景区，但对废弃矿井地下空间的二次利用开发较少。国外研究与应用较多。美国密苏里州堪萨斯市利用矿井采空区建立了一座商业、工业中心，运行效果良好；日本利用关闭的废弃巷道作为实验、研究和观光使用，带动了该地区的发展；德国布伦瑞克将采掘岩盐的废弃巷道用做深层处理放射性废物的实验设施,以及利用采矿空间作为天然气的储能库；芬兰奥陶克恩普利用废矿井建立了地下矿井博物馆和地下儿童乐园，实地表演采矿作业，展示采矿器具；澳大利亚利用蛋白矿采掘废址建了一个沙漠海角地下旅馆；法国利用废弃巷道作为地下储库,用于储存轻油等。
通过结构稳定性、可靠性评估和自然条件分析后，针对矿井的具体情况可以选择最佳的利用方案。我国可以从节约土地、保护环境的角度将废弃矿井巷道、硐室综合利用，可以作储藏空间使用，比如粮食、红酒、工业材料等储藏，粮食红酒的储藏都对温湿度有较高要求，也可用于防空掩蔽、娱乐文化场所和种植养殖空间。
我国对于已经采掘完的废弃矿井巷道，多数是采取回填的办法处理，用人工的方法注入具有充填、胶结性能的浆液材料，以便硬化后增加其强度或降低渗透性。
目前，回填所用浆液材料主要是混凝土，但混凝土运输成本不断增高，导致混凝土的价格逐年增长。而且不同采矿区地质状况不同，对材料强度、抗冻融、抗干湿、耐酸碱等要求不同，已有很多研究者通过研究替代材料或者添加不同高分子材料来改善充填材料性能，比如无机填充材料，将煤矸石、泥土、水泥和石膏等材料制作成充填材料，取材广泛，但其抗动压性能差、密闭性差、充填效果不好。还有一些研究者通过设计不同矿井支架来提高矿井结构强度，施工难度较大。如果有既能对矿井巷道、硐室地下支护结构进行稳固，又能改善矿井地质和环境条件的方法，对废弃矿井的综合开发、二次利用是很重要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种废弃矿井巷道的回填方法。本发明提供的方法能够提高抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。
本发明提供了一种废弃矿井巷道的回填方法，包括以下步骤：
a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；
b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；
所述环境修复材料通过以下方式获得：
S1、将母料混合造粒，形成母球；
S2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料；
其中：
所述母料包括以下质量比的组分：
Figure BDA0003044274970000031
所述二次料包括以下质量比的组分：
Figure BDA0003044274970000032
优选的，所述聚氨酯泡沫基复合材料由包括以下质量比组分的原料形成：
Figure BDA0003044274970000033
Figure BDA0003044274970000041
所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯。
优选的，所述无机阻燃剂包括：
氢氧化镁       1％～3％；
氢氧化铝       3％～5％；
所述聚氨酯泡沫原料中，聚醚多元醇和异氰酸酯的质量比为(17～25)∶(5～7)。
优选的，所述母料中，粉煤灰细度≥2级；
所述二次料中，粉煤灰细度≥3级；
所述聚氨酯泡沫基复合材料中，超细粉煤灰粒度为≤10μm。
优选的，
所述母料中：
所述水泥为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥；
所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠；
所述二次料中：
所述水泥为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥；
所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠。
优选的，所述母料中，外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维；
所述二次料中，外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维。
优选的，所述母料中，所述增孔剂为膨胀珍珠岩粉；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维；
所述二次料中，所述增孔剂为膨胀着珍珠岩粉、铝粉、聚苯乙烯和PMMA微球中的一种或几种；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维。
优选的，所述二次料中，所述金属化合物选自FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O中的一种或几种；
所述母球与二次料的质量比为1∶(0.9～1.7)。
优选的，所述稳泡剂为聚丙烯酸和/或硅酮酰胺。
优选的，所述修复底层的厚度与所述修复表层的厚度比为(25～40)∶(10～15)；
所述步骤a)中，将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上并用金属网兜进行固定。
本发明将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料分别依次铺设于矿井巷道中，其中环境修复材料直接与矿井巷道壁接触，形成底层，聚氨酯泡沫基复合材料复合在底层表面，形成表层，两层填充料共同作用，能够提高材料的抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。
实验结果表明，本发明回填后材料的极限氧指数在21％以上，抗压强度在4MPa以上，吸水率在4.38％以下，导热系数在0.2W/m·K以下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明回填矿井巷道的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种废弃矿井巷道的回填方法，包括以下步骤：
a)将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；
b)将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；
其中，环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料如上文所述。
本发明将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料分别依次铺设于矿井巷道中，其中环境修复材料直接与矿井巷道壁接触，形成底层，聚氨酯泡沫基复合材料复合在底层表面，形成表层，两层填充料共同作用，能够提高材料的抗压强度、加固矿井结构，还具有良好的保温保湿阻燃效果。另外，本发明原料中大部分为粉煤灰，将不同粒度的粉煤灰配合使用，大量使用粉煤灰，可以降低成本，变废为利，更好地解决废弃矿井所带来的环境、社会、经济等问题，具有较高的经济和社会价值；同时粉煤灰分级后加入聚氨酯泡沫可以提高材料性能，加强密闭性，防止有害气体泄露。
关于步骤a)：将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层。
按照本发明，所述环境修复材料通过以下方式获得：
S1、将母料混合造粒，形成母球；
S2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料。
本发明中，所述母料包括以下质量比的组分：
Figure BDA0003044274970000061
其中：
所述粉煤灰的细度优选为≥2级。本发明对所述粉煤灰的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述水泥优选为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥。本发明对所述水泥的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述脱硫石膏的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。所述生石灰的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述粘结剂优选为硅酸钠和/或硫酸钠。本发明对所述粘结剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述外加剂优选包括增孔剂和/或抗渗纤维。其中，所述增孔剂优选为膨胀珍珠岩粉。所述抗渗纤维优选为聚丙烯网状纤维。本发明对所述增孔剂和抗渗纤维的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，将上述各种母料成分充分混合后，送入造粒机中，可选地加入适量水，进行造粒，形成母球。其中，可选地加入水是指可加水，也可不加水，视实际情况而定。所述水的加入量优选为上述母料质量的0％～2％。水的加入方式优选为雾化加入。通过造粒机的处理，获得球形修复材料母球。本发明中，所得母球的粒径优选为10～20mm。
本发明中，所述二次料包括以下质量比的组分：
Figure BDA0003044274970000062
Figure BDA0003044274970000071
其中：
所述粉煤灰的细度优选为≥3级。本发明对所述粉煤灰的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述水泥优选为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥。本发明对所述水泥的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述脱硫石膏的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。所述生石灰的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述金属化合物优选为FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O中的一种或几种；更优选为FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O，通过上述金属化合物向体系提供了微量金属元素Fe2+、Co2+、Ni2+。本发明对所述金属化合物的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述粘结剂优选为硅酸钠和/或硫酸钠。本发明对所述粘结剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述外加剂优选包括增孔剂和/或抗渗纤维。其中，所述增孔剂优选为膨胀着珍珠岩粉、铝粉、聚苯乙烯和PMMA微球中的一种或几种。所述抗渗纤维优选为聚丙烯网状纤维。本发明对所述增孔剂和抗渗纤维的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，在得到母球后，将上述二次料的各种组分加入造粒机中继续混合，过程中可选地加入适量水，从而得到以母球为核心、二次料为包覆层的球形环境修复材料。其中，可选地加入水是指可加水，也可不加水，视实际情况而定。所述水的加入量优选为上述二次料质量的0％～2％。水的加入方式优选为将水喷入混合体系内。通过造粒机的处理，获得球形环境修复材料。
本发明中，所述母球与二次料的质量比优选为1∶(0.9～1.7)。本发明中，所得球形环境修复材料的规格优选为：孔隙率＞40％，比表面积＞10m2/g，粒径75～85mm。
本发明以特定组成的母料先制备形成母球，再加入特定组成的二次料，在母球基础上形成包覆层，最终得到球形的环境修复材料，通过上述特定处理获得的特定材料才能有效提高填充材料的强度和生态修复效果，若将母球原料和二次料直接混合，或者将二次料作为母球原料、将母球原料作为二次料，交换顺序制备，则所得材料会降低强度和生态修复效果。
本发明中，在得到环境修复材料后，将其铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层。即本发明将上述环境修复材料直接与巷道壁/硐室壁接触，作为底层的修复材料。本发明中，在铺设时，优选采用金属网兜将环境修复材料固定于巷道壁/硐室壁上，便于铺设表层修复材料和有利于加固矿井结构。其结构参见图1，图1为本发明回填矿井巷道的结构示意图。即通过金属网兜将环境修复材料固定在巷道壁/硐室壁上，再进一步铺设表层修复材料。本发明对所述金属网兜的种类没有特殊限制，为常规金属网即可，如铜网兜或不锈钢钢丝网兜等。通过上述处理，形成修复底层。
关于步骤b)：将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层。
本发明中，所述聚氨酯泡沫基复合材料优选由包括以下质量比组分的原料形成：
Figure BDA0003044274970000081
所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯。
其中：
所述超细粉煤灰的粒度优选为≤10μm，若粉煤灰粒度过高，会降低整体回填材料的密封性和阻燃性。本发明对所述粉煤灰的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯。本发明对所述聚醚多元醇和异氰酸酯的种类没特殊限制，为形成聚氨酯泡沫的常规原料即可。本发明中，所述聚醚多元醇和异氰酸酯的质量比优选为(17～25)∶(5～7)。
所述无机阻燃剂优选包括：氢氧化镁1％～3％，氢氧化铝3％～5％。本发明采用氢氧化镁和氢氧化铝作为阻燃剂，其受热分解产生蒸汽会吸收大量热量，稀释燃烧区域中氧气及可燃性产物的浓度，降低泡沫表面温度至热分解温度以下，热分解后的稳定金属氧化物会附着在泡沫基体表面，与残炭形成致密的炭层，抑制熔滴物和烟雾的生成；同时会有助于粉煤灰中碱铝硅酸盐的形成，有利于提高材料强度。因此，上述无机阻燃剂与聚氨酯及粉煤灰之间发挥了协同作用，除提高阻燃效果外，还提高了材料强度，克服了以往存在的阻燃颗粒的加入会降低材料强度力学性能的问题。
所述稳泡剂优选为聚丙烯酸和/或硅酮酰胺。本发明对所述稳泡剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述聚氨酯泡沫基复合材料优选通过以下方式制得：
S1、聚醚多元醇和异氰酸酯混合，得到混合料；
S2、混合料与无机阻燃剂、超细粉煤灰和稳泡剂混合，得到聚氨酯泡沫基复合材料。
其中，步骤S1中混合的温度没有特殊限制，常温下进行即可，可搅拌混合10～20min。该混料过程中，聚醚多元醇与异氰酸酯反应形成聚氨酯泡沫。步骤S2中，加料顺序优选为依次加入无机阻燃剂、超细粉煤灰和稳泡剂；其中，加入无机阻燃剂优选为依次加入氢氧化镁、氢氧化铝。混料过程发生以下变化：超细粉煤灰在氢氧化镁作用下生成硅氧四面体，均匀分布在聚氨酯泡沫空隙中提高抗压强度，同时氢氧化镁和氢氧化铝具有阻燃作用，受热分解产生蒸汽会吸收大量热量，稀释燃烧区域中氧气及可燃性产物的浓度，降低泡沫表面温度至热分解温度以下，热分解后的稳定金属氧化物会附着在泡沫基体表面，与残炭形成致密的炭层，抑制熔滴物和烟雾的生成，混合材料发泡速率快、膨胀率高、抗拉强度高，密闭性好。本发明通过上述物料共同作用，提高整体材料的强度、保温性及阻燃性。
本发明中，在得到聚氨酯泡沫基复合材料后，将其涂覆在步骤a)形成的修复底层的表面，形成修复表层。本发明中，所述涂覆的方式优选为喷涂。喷涂后形成修复表层的结构参见图1。
本发明中，所述修复底层的厚度与所述修复表层的厚度比优选为(25～40)∶(10～15)。
本发明提供的回填方法，分别将特定的环境修复材料和聚氨酯泡沫基复合材料铺设在矿井巷道壁/硐室壁的底层和表层，其中，底层环境修复材料具有孔隙率高、比表面积大、吸附性强等特点，将其应用于底层，吸附巷道及硐室内的有害气体，修复巷道及硐室生态，保持底层土壤稳定，表层起到隔绝污染有害气体，并有效支撑矿井结构，保温保湿，为利用巷道或硐室提供合适环境。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
1.1原料的制备
(1)环境修复材料：
母料配方：
Figure BDA0003044274970000101
二次料配方：
Figure BDA0003044274970000102
制备：将粉煤灰、水泥、脱硫石膏、生石灰、粘结剂和增孔剂充分混合，放入造粒机中，雾化加入占上述母料总量2％的水，得到母球(粒径20mm)。再加入上述二次料组分，喷入占上述二次料总量1％的水，继续混合，得到球形环境修复材料(孔隙率42％，比表面积14m2/g，粒径80mm)。其中，母球与二次料的质量比为1∶1。
(2)聚氨酯泡沫基复合材料：
配方：
Figure BDA0003044274970000111
制备：将聚醚多元醇和异氰酸酯于常温下(25℃)混合搅拌1min，再依次加入氢氧化镁、氢氧化铝、超细粉煤灰和稳泡剂，继续搅拌20min，得到复合材料。
1.2回填过程：
将制备好的环境修复材料通过传输皮带送至废弃矿井巷道(巷道长106m×宽4.2m×高3m)，将其通过金属网兜固定在整个巷道壁上，铺设厚度为25cm。再将制备的聚氨酯泡沫基复合材料泵送至矿井内，填充到已铺设好的环境修复材料表层，喷涂厚度为10cm。
实施例2
1.1原料的制备
(1)环境修复材料：
母料配方：
Figure BDA0003044274970000112
二次料配方：
Figure BDA0003044274970000113
Figure BDA0003044274970000121
制备：通实施例1。其中，母球与二次料的质量比为1∶1.3。
(2)聚氨酯泡沫基复合材料：
配方：
Figure BDA0003044274970000122
制备：同实施例1。
1.2回填过程：同实施例1。
实施例3
1.1原料的制备
(1)环境修复材料：
母料配方：
Figure BDA0003044274970000123
二次料配方：
Figure BDA0003044274970000131
制备：通实施例1。其中，母球与二次料的质量比为1∶1.5。
(2)聚氨酯泡沫基复合材料：
配方：
Figure BDA0003044274970000132
制备：同实施例1。
1.2回填过程：同实施例1。
实施例4
1.1原料的制备
(1)环境修复材料：
母料配方：
Figure BDA0003044274970000133
Figure BDA0003044274970000141
二次料配方：
Figure BDA0003044274970000142
制备：通实施例1。其中，母球与二次料的质量比为1∶1。
(2)聚氨酯泡沫基复合材料：
配方：
Figure BDA0003044274970000143
制备：同实施例1。
1.2回填过程：同实施例1。
实施例5
对实施例1～4回填后的材料进行性能测试，结果参见表1。
其中，极限氧指数的测试GB/T 8924-2005。抗压强度的测试参照GB/T 8813-2008和GB/T 17671-1999。吸水率的测试方法为：将材料样品放在蒸馏水中浸泡24h后，取出用干毛巾擦掉表面多余水分，称量吸水前后的质量，在5min内，计算前后质量之比。导热系数的测试参照GB/T 20219-2015。
表1实施例1～4的性能测试结果
Figure BDA0003044274970000144
Figure BDA0003044274970000151
通过以上测试结果可以看出，本发明回填后的材料具有优异的抗压强度、保湿性、阻燃性和保温性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种废弃矿井巷道的回填方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上，形成修复底层；
b）将聚氨酯泡沫基复合材料涂覆在所述修复底层表面，形成修复表层；
所述环境修复材料通过以下方式获得：
S1、将母料混合造粒，形成母球；
S2、将母球与二次料混合，得到球形环境修复材料；
其中：
所述母料包括以下质量比的组分：
粉煤灰        80%~87%；
水泥          5%~10%；
脱硫石膏      3%~5%；
生石灰        3%~5%；
粘结剂        1%~4%；
外加剂        1%~4%；
所述外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维；
所述二次料包括以下质量比的组分：
粉煤灰         70%~85%；
水泥           10%~20%；
脱硫石膏       3%~5%；
生石灰         3%~5%；
金属化合物     0.3%~1%；
粘结剂         1%~4%；
外加剂         1%~4%；
所述二次料中的外加剂包括增孔剂和/或抗渗纤维；
所述金属化合物选自FeCl2·4H2O、NiCl2·6H2O和CoCl2·6H2O中的一种或几种；
所述母球与二次料的质量比为1∶（0.9~1.7）；
所述聚氨酯泡沫基复合材料由包括以下质量比组分的原料形成：
超细粉煤灰        30%~40%；
聚氨酯泡沫原料    50%~60%；
无机阻燃剂        4%~8%；
稳泡剂            0.6%~2%；
所述超细粉煤灰粒度为≤10μm；
所述聚氨酯泡沫原料为聚醚多元醇和异氰酸酯；
所述无机阻燃剂包括：
氢氧化镁          1%~3%；
氢氧化铝          3%~5%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫原料中，聚醚多元醇和异氰酸酯的质量比为（17~25）∶（5~7）。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母料中，粉煤灰细度≥2级；
所述二次料中，粉煤灰细度≥3级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述母料中：
所述水泥为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥；
所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠；
所述二次料中：
所述水泥为强度等级在P.O 42.5R以上的水泥；
所述粘结剂为硅酸钠和/或硫酸钠。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母料中，所述增孔剂为膨胀珍珠岩粉；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维；
所述二次料中，所述增孔剂为膨胀珍珠岩粉、铝粉、聚苯乙烯和PMMA微球中的一种或几种；所述抗渗纤维为聚丙烯网状纤维。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳泡剂为聚丙烯酸和/或硅酮酰胺。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修复底层的厚度与所述修复表层的厚度比为（25~40）∶（10~15）；
所述步骤a）中，将环境修复材料铺设于矿井巷道壁上并用金属网兜进行固定。
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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3219197C2 (de) * 1982-05-21 1984-07-12 Saarbergwerke AG, 6600 Saarbrücken Baumaterial für den untertägigen Bergbau
CN102182472B (zh) * 2011-04-02 2013-02-13 中国建筑第五工程局有限公司 隧道塌方空腔的回填修复方法
CN102285772A (zh) * 2011-04-27 2011-12-21 梁林华 煤矸石处理方法和煤矸石发泡混凝土及巷道回填方法
CN102562148B (zh) * 2012-01-11 2015-01-28 昆明理工大学 一种铁尾矿胶结充填方法
CN103319123B (zh) * 2013-07-08 2015-01-07 李凤义 粉煤灰基胶结充填材料及其制备方法
CN108412541B (zh) * 2018-03-04 2019-05-31 湖南科技大学 一种用于处理采空区的胶结充填系统和充填方法
CN111748073A (zh) * 2019-03-26 2020-10-09 科思创德国股份有限公司 一种制备聚氨酯拉挤复合材料的方法
CN110386771A (zh) * 2019-06-11 2019-10-29 东南大学 一种混凝土裂缝自修复用内置微生物球形颗粒及其制备方法
CN110759683B (zh) * 2019-11-29 2021-12-17 江苏省苏安能节能建材科技有限公司 一种发泡水泥板及其制备方法
CN111574170B (zh) * 2020-06-23 2022-02-25 华电电力科学研究院有限公司 一种地下采空区填充材料及其制备方法

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