CN115304319A - 一种煤胶结充填材料及其制备方法 - Google Patents

一种煤胶结充填材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115304319A
CN115304319A CN202210334363.3A CN202210334363A CN115304319A CN 115304319 A CN115304319 A CN 115304319A CN 202210334363 A CN202210334363 A CN 202210334363A CN 115304319 A CN115304319 A CN 115304319A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filling
coal
parts
aggregate
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210334363.3A
Other languages
English (en)
Inventor
杨宝贵
孔令林
陈建宇
杨发光
苏京诚
周一博
顾成进
王晓龙
晋俊宇
杨海刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN202210334363.3A priority Critical patent/CN115304319A/zh
Publication of CN115304319A publication Critical patent/CN115304319A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00663Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明提供的一种煤胶结充填材料及其制备方法,煤胶结充填材料的制备原材料包括:煤、水泥、水,其中煤粉及煤颗粒(10mm以下)分别作为充填细骨料(第一充填骨料)、粗骨料(第二充填骨料),水泥作为胶结剂。将上述几种原材料按一定比例充分混合配制充填料浆,随后将其输送至待充填区域(旧巷及采空区等),待胶结充填体固结进行复采作业。本发明制备的充填材料均满足复采充填体强度要求以及充填料浆流动性要求。通过使用本发明的充填材料最突出的优势在于在提高复采效率和工作面安全的同时,最大程度减少灰分含量。本发明为煤矿资源复采提供了新材料。

Description

一种煤胶结充填材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿充填材料技术领域,尤其涉及一种煤胶结充填材料及其制备方法。
背景技术
目前,我国许多煤矿面临煤炭资源复采的难题,其中待复采的资源大部分是由于早期小煤矿开采所遗留的煤炭资源,这同时也遗留下了大量分布无规律且大小不一的采空区以及旧巷,这无疑增加了煤炭资源复采的难度。主要体现在两个方面,一方面当工作面经过遗留空区的时候,工作面的支架处于悬空状态,使得支架无法正常工作且刮板运输机不发正常移动,同时也严重威胁到工作面内人员的安全;另一方面,若覆岩处于松散状态,当复采工作面经过该区域,待采煤机经过后极易出现松散煤矸石大面积涌入的现象,不仅严重影响工作面复采作业而且同时存在安全隐患。因此,为解决以上问题,胶结充填复采煤炭资源成为了最有效的办法。
然而,现有技术中主要利用煤矸石为充填骨料且均添加一定量的粉煤灰作为细骨料制备充填料浆,这虽可有效的利用胶结充填体处理空区,但同时也造成了复采出的煤炭灰分太大的问题。主要是由于本身部分煤层含有一定的夹矸现象贡献了一部分灰分,当再使用煤矸石和粉煤灰作为充填材料时,两者均属于纯灰组分,这就导致了复采煤炭整体灰分大幅度增加。因此,有效的降低复采煤炭中的灰分变得尤为重要。
发明内容
本发明的实施例提供了本发明提供的一种煤胶结充填材料及其制备方法,用于解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案。
一种煤胶结充填材料,包括如下组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料45份,水泥15份,水25份;
第一充填骨料的粒径小于1mm,第二充填骨料的粒径小于10mm。
优选地,包括如下组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料40份,水泥15份,水20份。
优选地,包括如下组分:
第一充填骨料20份,第二充填骨料45份,水泥10份,水25份。
优选地,第一充填骨料为煤粉,第二充填骨料为粒径大于1mm小于10mm的煤颗粒,水泥为硅酸盐水泥。
第二方面,本发明提供一种煤胶结填充材料的制备方法,包括:
S1获取充填原料破碎至粒径小于10mm,获得充填骨料;
S2对充填骨料进行筛分和破碎,获得小于10mm的第二充填骨料,以及粒径小于1mm的第一充填骨料;
S3取第一充填骨料25份、第二充填骨料45份、水泥15份和水25份,对第一充填骨料和第二充填骨料进行干式混合,再加入水泥和水进行搅拌,获得煤胶结充填材料的料浆。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出,本发明提供的一种煤胶结充填材料及其制备方法,煤胶结充填材料的制备原材料包括:煤、水泥、水,其中煤粉及煤颗粒(10mm以下)分别作为充填细、粗骨料,水泥作为胶结剂。将上述几种原材料按一定比例充分混合配制充填料浆,随后将其输送至待充填区域(旧巷及采空区等),待胶结充填体固结进行复采作业。本发明制备的充填材料均满足复采充填体强度要求以及充填料浆流动性要求。通过使用本发明的充填材料最突出的优势在于在提高复采效率和工作面安全的同时,最大程度减少灰分含量。本发明为煤矿资源复采提供了新材料。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解,下面将以几个具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明的目的在于提供一种煤胶结充填材料在煤炭充填复采中的应用,本发明提出的煤胶结充填材料不仅满足复采充填体强度要求而且流动性较好,在提高复采效率和工作面安全的同时,最大程度减少灰分含量。
本发明提供一种煤胶结充填材料,包括如下组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料45份,水泥15份,水25份;
第一充填骨料的粒径小于1mm,第二充填骨料的粒径大于1mm小于10mm。
进一步的,在本发明提供的优选实施例中,采用如下优选组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料40份,水泥15份,水20份;
第一充填骨料20份,第二充填骨料45份,水泥10份,水25份。
充填骨料是充填料浆中起骨架和填充作用的粒状固体材料,在本发明提供的实施例中,其分为第一充填骨料(粒径小于1mm)和第二充填骨料(粒径大于1mm小于10mm) 两种。
在本发明提供的优选实施例中,充填骨料采用煤加工制备。常用的煤粗骨料其为煤的粒径大于4.75mm部分作为粗骨料用于矿山充填,此部分颗粒主要作用提供充填骨架。煤细骨料其为煤的粒径小于4.75mm部分作为细骨料用于矿山充填,此部分颗粒主要作用起填充以及润滑作用。在本发明提供的优选实施例中利用煤胶结充填材料使用于煤炭充填复采,同时对充填骨料的粒径进行调整。申请人在试验中发现,使用本发明所制备的充填体强度满足复采需求强度,且充填料浆流动性较好,不仅可有效降低空区对复采工作面的影响,进而提高复采效率及工作面安全性,而且最大程度的降低了复采煤炭资源的灰分,从而大大减少了洗煤工序的负担。此处的灰分指的是利用目前常用的充填材料(煤矸石胶结充填、煤矸石粉煤灰胶结充填等)进行充填时,属于人为增加了灰分,为了即解决复采问题,又降低灰分,所以选用煤解决此问题。
第二方面,本发明提供上述的煤胶结充填材料的制备方法,其包括如下步骤:
S1获取充填原料破碎至粒径小于10mm,获得充填骨料;
S2对充填骨料进行筛分和破碎,获得粒径大于1mm小于10mm的第二充填骨料,以及粒径小于1mm的第一充填骨料;
S3取第一充填骨料25份、第二充填骨料45份、水泥15份和水25份,对第一充填骨料和第二充填骨料进行矸石混合,再加入水泥和水进行搅拌,获得所述煤胶结充填材料的料浆。
本发明还提供几个实施例,用于示例性地显示本发明提供的煤胶结充填材料的制备和应用。
这些实施例提出的一种适用于煤炭复采作业中的煤胶结充填材料,所述煤胶结充填材料的制备原材料包括:煤、水泥、水。
将煤粉及煤颗粒(10mm以下)分别作为充填细、粗骨料。
将煤颗粒粗料、煤粉细骨料、水泥和水制备充填料浆。
将充填料浆输送至待充填区域(旧巷及采空区等)。
待充填体固结进行复采作业。
实施例1
包括以下重量份原料:
煤粉25份,煤颗粒(-10mm)40份,普通硅酸盐425R水泥15份,水20份。
制备方法:
将上述各原料经过破碎、筛分及烘干等处理,首先将所需煤粉与煤颗粒进行干式混合,而后加入相应份额的普通硅酸盐水泥继续充分搅拌,最后与水混合继续搅拌5min,制备成充填料浆。
实施例2
煤粉20份,煤颗粒(-8mm)45份,普通硅酸盐425R水泥10份,水25份。
制备方法:
将上述各原料经过破碎、筛分及烘干等处理,首先将所需煤粉与煤颗粒进行干式混合,而后加入相应份额的普通硅酸盐水泥继续充分搅拌,最后与水混合继续搅拌5min,制备成充填料浆。
实施例3
煤粉10份,煤颗粒(-5mm)50份,普通硅酸盐425R水泥10份,水30份;
制备方法:
将上述各原料经过破碎、筛分及烘干等处理,首先将所需煤粉与煤颗粒进行干式混合,而后加入相应份额的普通硅酸盐水泥继续充分搅拌,最后与水混合继续搅拌5min,制备成充填料浆。
按照实施例1、实施例2、实施例3的步骤,配制的煤胶结充填材料,按照ASTM C39/C39M-15a及ISO1920-2规范分别进行单轴抗压强度测试及塌落度测试。测试结果如表1 所示。
表1实施例1、实施例2、实施例3测试结果
Figure RE-GDA0003845125390000051
综上所述,本发明提供的一种煤胶结充填材料及其制备方法,煤胶结充填材料的制备原材料包括:煤、水泥、水,其中煤粉及煤颗粒(10mm以下)分别作为充填细骨料(第一充填骨料)、粗骨料(第二充填骨料),水泥作为胶结剂。将上述几种原材料按一定比例充分混合配制充填料浆,随后将其输送至待充填区域(旧巷及采空区等),待胶结充填体固结进行复采作业。本发明提供的一种煤胶结充填材料利用煤胶结充填材料适用于煤炭充填复采,使用本发明所制备的充填体强度满足复采需求强度,且充填料浆流动性较好,不仅可有效降低空区对复采工作面的影响,进而提高复采效率及工作面安全性,而且最大程度的降低了复采煤炭资源的灰分,从而大大减少了洗煤工序的负担。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
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。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种煤胶结充填材料,其特征在于,包括如下组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料45份,水泥15份,水25份;
所述第一充填骨料的粒径小于1mm,所述第二充填骨料的粒径小于10mm。
2.根据权利要求1所述的煤胶结充填材料,其特征在于,包括如下组分:
第一充填骨料25份,第二充填骨料40份,水泥15份,水20份。
3.根据权利要求1所述的煤胶结充填材料,其特征在于,包括如下组分:
第一充填骨料20份,第二充填骨料45份,水泥10份,水25份。
4.根据权利要求1至3任一所述的煤胶结充填材料,其特征在于,所述第一充填骨料为煤粉,所述第二充填骨料为粒径大于1mm小于10mm的煤颗粒,所述水泥为硅酸盐水泥。
5.一种煤胶结填充材料的制备方法,其特征在于,包括:
S1获取充填原料破碎至粒径小于10mm,获得充填骨料;
S2对充填骨料进行筛分和破碎,获得小于10mm的第二充填骨料,以及粒径小于1mm的第一充填骨料;
S3取第一充填骨料25份、第二充填骨料45份、水泥15份和水25份,对第一充填骨料和第二充填骨料进行干式混合,再加入水泥和水进行搅拌,获得所述煤胶结充填材料的料浆。
CN202210334363.3A 2022-03-31 2022-03-31 一种煤胶结充填材料及其制备方法 Pending CN115304319A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334363.3A CN115304319A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种煤胶结充填材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334363.3A CN115304319A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种煤胶结充填材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115304319A true CN115304319A (zh) 2022-11-08

Family

ID=83854884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210334363.3A Pending CN115304319A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 一种煤胶结充填材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115304319A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2177389A (en) * 1985-07-01 1987-01-21 Mitsubishi Mining & Cement Co Filling and solidifying grout slurry in coal pit
CN107352907A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用充填料浆的制备方法
CN109320176A (zh) * 2018-12-06 2019-02-12 山东安实绿色开采技术发展有限公司 一种新型矿用充填开采用煤泥胶凝材料
CN111042859A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 中国矿业大学 一种深部矿井煤泥水就地充填方法及煤泥水胶结充填材料
CN112321208A (zh) * 2020-10-26 2021-02-05 中煤科工开采研究院有限公司 一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2177389A (en) * 1985-07-01 1987-01-21 Mitsubishi Mining & Cement Co Filling and solidifying grout slurry in coal pit
CN107352907A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 固岩科技发展有限公司 一种煤矿用充填料浆的制备方法
CN109320176A (zh) * 2018-12-06 2019-02-12 山东安实绿色开采技术发展有限公司 一种新型矿用充填开采用煤泥胶凝材料
CN111042859A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 中国矿业大学 一种深部矿井煤泥水就地充填方法及煤泥水胶结充填材料
CN112321208A (zh) * 2020-10-26 2021-02-05 中煤科工开采研究院有限公司 一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
勾峰等: "煤为骨料的巷旁充填材料试验研究", 《科技资讯》, pages 93 - 94 *
陈炎光等: "《中国煤矿巷道围岩控制》", 31 May 1994, 中国矿业大学出版社, pages: 178 - 179 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107298561B (zh) 一种铁尾矿废石资源化利用方法
CN1252781A (zh) 一种高料浆浓度、快凝和快硬的回填方法和材料
CN102887693B (zh) 矿用充填固结粉及其用途
CN102865101B (zh) 一种煤矿采空区充填的方法和充填系统
CN108298898A (zh) 一种金属尾矿渣生产干混砂浆的方法
CN103979884A (zh) 一种利用废弃混凝土制备煤矿充填膏体的方法
CN109437718A (zh) 一种c40级大掺量固废混凝土及其制备方法
CN106945181A (zh) 一种尾矿、碱渣、矿渣胶凝材料搅拌装置及制备工艺
CN102432207A (zh) 用建筑废弃物制备的建筑用再生胶凝材料及其制备方法
CN101638924B (zh) 一种石灰石尾矿砖及其制备方法
CN105753411A (zh) 以废混凝土为原料湿磨工艺制备再生混凝土的方法
CN112456904A (zh) 一种尾矿骨料混凝土及其制备方法
CN105601206A (zh) 一种铁矿废石自密实混凝土
CN101575192A (zh) 一种煤矸石水泥砂浆
CN108117338A (zh) 一种利用废弃烧结砖制备煤矿充填膏体的方法
CN112374843A (zh) 一种利用湿磨钢渣矿浆制备矿山充填混凝土的方法
CN108083701A (zh) 一种早强型地质聚合物膏体充填材料及其制备方法
CN103979815A (zh) 一种用于充填采矿的充填体膨胀剂及其制备方法
CN107500686A (zh) 一种含稻草纤维的充填材料及其在充填采矿中的应用
CN112500005B (zh) 一种锰硅渣制备多孔轻质细集料和微粉的方法及应用
CN109534705A (zh) 细粒级金属尾矿胶结充填用生态水泥及其制备方法
CN105819811A (zh) 用磷固废湿磨工艺制备水泥基灌浆材料的方法
CN115304319A (zh) 一种煤胶结充填材料及其制备方法
CN104844111A (zh) 一种掺合料及其制备方法及由其制备的混凝土
CN108164220A (zh) 一种金属尾矿渣再生瓷砖胶及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination