CN113773007A - 一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法 - Google Patents

一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法，材料由以下质量百分比的组分制成：水泥熟料5‑30％、粉煤灰60‑80％、膨润土2‑15％、活性激发剂1‑3％、改性剂0.1‑1％；制备方法包括以下步骤：S1、称取以上原料；S2、将步骤S1中称取的所有原料混合均匀，得到混合物料，之后将混合物料磨至比表面积≥320m2/g，即得到矿井填充用胶凝材料；使用方法具体为：将矿井填充用胶凝材料与与水按照质量比1:(1.5‑2)混合制成浆体，用浆体将骨料冲至填充处直至填充完毕；矿井填充用胶凝材料与骨料的质量比为1:(10‑12)。本发明公开的矿井填充用胶凝材料对煤矸石等骨料的包覆、裹挟能力强，且生产与使用成本低。

Description

一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及建筑施工材料领域，具体涉及一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法。
背景技术
现有的矿井填充方法，一般是使用水泥制浆，浆体由管道送入井下，再用浆体冲刷煤矸石等骨料，将煤矸石等骨料带入填充区以对矿井进行填充。然而，现有的普通水泥浆体在管道中容易沉淀，堵塞管道；浆体与煤矸石接触后，易发生泌水离析现象，且对矸石等骨料的包裹力弱，带动骨料流动的能力弱，且水泥浆在施工时的用量较大，导致施工成本较高。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种矿井填充用胶凝材料及其制备和使用方法。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种矿井填充用胶凝材料，其由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料5-30％、粉煤灰60-80％、膨润土2-15％、活性激发剂1-3％、改性剂0.1-1％。
优选地，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料30％、粉煤灰58.8％、膨润土10％、活性激发剂1％、改性剂0.2％。
优选地，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料20％、粉煤灰66.6％、膨润土12％、活性激发剂1％、改性剂0.4％。
优选地，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料10％、粉煤灰73.1％、膨润土15％、活性激发剂1.5％、改性剂0.4％。
优选地，膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土中的一种或多种。
优选地，活性激发剂包括硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硅酸钠、氯化铝中的一种或多种。
优选地，改性剂包括胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、淀粉醚中的一种或多种。
第二方面，本发明实施例提供了上述矿井填充用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量百分比称取以下原料：
水泥熟料5-30％、粉煤灰60-80％、膨润土2-15％、活性激发剂1-3％、改性剂0.1-1％；
S2、将步骤S1中称取的所有原料混合均匀，得到混合物料，之后将混合物料磨至比表面积≥320m2/g，即得到矿井填充用胶凝材料。
第三方面，本发明实施例提供了上述矿井填充用胶凝材料的使用方法，具体为：
施工时，将矿井填充用胶凝材料与水按照质量比1:(1.5-2)混合，搅拌成比重为1.3-1.6的浆体，将浆体送入矿井下，通过浆体将骨料冲至需要填充处，直至填充完毕；矿井填充用胶凝材料与骨料的质量比为1:(10-12)。
优选地，骨料包括采矿出来的废渣煤矸石、碎石，以及建筑垃圾、工业废渣，骨料粒度为1-30mm。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下有益效果：
(1)本发明实施例提供的一种矿井填充用胶凝材料，将其制成浆体后，浆体稳定性好，泌水率低，浆体密度可调，且流动性强。在管道输送过程中不易沉淀在管道中堵塞管道。
(2)本发明实施例提供的一种矿井填充用胶凝材料，其对煤矸石等骨料的包覆、裹挟能力强，在施工时可将煤矸石等骨料充分冲刷至填充区，减少材料用量，降低了成本，同时提高了填充质量。
(3)本发明实施例提供的一种矿井填充用胶凝材料，其使用十分廉价易得的原料尤其是粉煤灰等，显著降低了材料制造成本，更利于大规模商业化推广。
具体实施方法
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
此外，术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
实施例1
本实施例提供了一种矿井填充用胶凝材料，其各组分的质量百分数如下表1所示。
表1-实施例1提供的矿井填充用胶凝材料各组分质量百分数
Figure BDA0003277348120000031
本实施例所用的膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土的混合物；所用的活性激发剂包括但不限于硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硅酸钠、氯化铝等无机盐中的一种或多种；所用的改性剂包括胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、淀粉醚中的一种或多种。
施工时，将本实施例提供的矿井填充用胶凝材料与水按照质量比1:(1.5-2)混合，搅拌成比重为1.3-1.6的浆体，通过管道将浆体送入矿井下，通过浆体将骨料冲至需要填充处，直至填充完毕；矿井填充用胶凝材料与骨料的质量比为1:(10-12)；骨料包括采矿出来的废渣煤矸石、碎石等，以及建筑垃圾、工业废渣等，骨料粒度为1-30mm。
采用水泥检测方法和标准GB175-2007，检测本实施例提供的矿井填充用胶凝材料的各项性能数据。结果如表2所示。
表2-实施例1提供的矿井填充用胶凝材料性能数据(单位：MPa)
Figure BDA0003277348120000041
通过表2的数据可以看出，实施例1提供的材料的3天抗折抗压强度和28天抗折抗压强度均优于PF32.5水泥。
实施例2
本实施例提供了一种矿井填充用胶凝材料，其各组分的质量百分数如下表3所示。
表3-实施例2提供的矿井填充用胶凝材料各组分质量百分数
Figure BDA0003277348120000042
本实施例所用的膨润土为钠基膨润土；所用的活性激发剂包括但不限于硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硅酸钠、氯化铝等无机盐中的一种或多种；所用的改性剂包括胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、淀粉醚中的一种或多种。
施工时，将本实施例提供的矿井填充用胶凝材料与水按照质量比1:(1.5-2)混合，搅拌成比重为1.3-1.6的浆体，通过管道将浆体送入矿井下，通过浆体将骨料冲至需要填充处，直至填充完毕；矿井填充用胶凝材料与骨料的质量比为1:(10-12)；骨料包括采矿出来的废渣煤矸石、碎石等，以及建筑垃圾、工业废渣等，骨料粒度为1-30mm。
采用水泥检测方法和标准GB175-2007，检测本实施例提供的矿井填充用胶凝材料的各项性能数据。结果如表4所示。
表4-实施例2提供的矿井填充用胶凝材料性能数据(单位：MPa)
Figure BDA0003277348120000051
通过表4的数据可以看出，实施例2提供的材料的3天抗折抗压强度和28天抗折抗压强度均优于PF32.5水泥。
实施例3
本实施例提供了一种矿井填充用胶凝材料，其各组分的质量百分数如下表5所示。
表5-实施例3提供的矿井填充用胶凝材料各组分质量百分数
Figure BDA0003277348120000052
Figure BDA0003277348120000061
本实施例所用的膨润土为钙基膨润土；所用的活性激发剂包括但不限于硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硅酸钠、氯化铝等无机盐中的一种或多种；所用的改性剂包括胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、淀粉醚中的一种或多种。
施工时，将本实施例提供的矿井填充用胶凝材料与水按照质量比1:(1.5-2)混合，搅拌成比重为1.3-1.6的浆体，通过管道将浆体送入矿井下，通过浆体将骨料冲至需要填充处，直至填充完毕；矿井填充用胶凝材料与骨料的质量比为1:(10-12)；骨料包括采矿出来的废渣煤矸石、碎石等，以及建筑垃圾、工业废渣等，骨料粒度为1-30mm。
采用水泥检测方法和标准GB175-2007，检测本实施例提供的矿井填充用胶凝材料的各项性能数据。结果如表6所示。
表6-实施例3提供的矿井填充用胶凝材料性能数据(单位：MPa)
Figure BDA0003277348120000062
通过表6的数据可以看出，实施例3提供的材料的3天抗折抗压强度和28天抗折抗压强度均达到PF32.5水泥强度要求。
以上几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料5-30％、粉煤灰60-80％、膨润土2-15％、活性激发剂1-3％、改性剂0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料30％、粉煤灰58.8％、膨润土10％、活性激发剂1％、改性剂0.2％。
3.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料20％、粉煤灰66.6％、膨润土12％、活性激发剂1％、改性剂0.4％。
4.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制成：
水泥熟料10％、粉煤灰73.1％、膨润土15％、活性激发剂1.5％、改性剂0.4％。
5.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，所述活性激发剂包括硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、氯化钙、硅酸钠、氯化铝中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种矿井填充用胶凝材料，其特征在于，所述改性剂包括胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、木纤维、淀粉醚中的一种或多种。
8.一种权利要求1所述的矿井填充用胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量百分比称取以下原料：
水泥熟料5-30％、粉煤灰60-80％、膨润土2-15％、活性激发剂1-3％、改性剂0.1-1％；
S2、将步骤S1中称取的所有所述原料混合均匀，得到混合物料，之后将所述混合物料磨至比表面积≥320m2/g，即得到所述矿井填充用胶凝材料。
9.一种权利要求1所述的矿井填充用胶凝材料的使用方法，其特征在于，所述使用方法具体为：
施工时，将所述矿井填充用胶凝材料与水按照质量比1:(1.5-2)混合，搅拌成比重为1.3-1.6的浆体，将所述浆体送入矿井下，通过所述浆体将骨料冲至需要填充处，直至填充完毕；所述矿井填充用胶凝材料与所述骨料的质量比为1:(10-12)。
10.根据权利要求9所述的一种矿井填充用胶凝材料的使用方法，其特征在于，所述骨料包括采矿出来的废渣煤矸石、碎石，以及建筑垃圾、工业废渣，所述骨料粒度为1-30mm。
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