一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料及製備方法
2023-05-22 14:56:36 1
專利名稱：一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料及製備方法
技術領域：
本發明主要應用於各種礦井下巷旁充填支護領域，具體涉及一種以水泥、粉煤灰、石膏 為主要膠凝材料的膏體泵充材料及其製備方法。
背景技術：
在礦山安全問題日益重要的今天，沿空留巷技術的發展對巷旁支護材料的要求也在不斷 提高。沿空留巷從空間上使巷道處於開採後應力重新分布的低應力區，但從時間上無法避免 採動支承應力重新分布過程中的劇烈作用，巷道需要經受兩次採動影響，礦壓顯現強烈，沿空 留巷具有煤炭回採率高、回採工作面銜接合理、巷道掘進率低、掘進排矸少的優點，尤其是 掘進速度僅為80 100米/月的煤與瓦斯突出煤層，採用沿空留巷可以解決採掘接替緊張的 難題，並通過風巷抽取採空區內瓦斯，因而，沿空留巷一直是煤炭開採技術的重要發展方向。 然而，巷旁填充材料是制約沿空留巷技術發展最關鍵的因素。目前，巷旁填充材料採用水泥 作為膠凝材料，生產中需要對原材料進行煅燒與粉磨，給環境帶來汙染，浪費了能源且成本 高，不利於市場推廣。
發明內容
本發明的目的在於提供一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料及製備方法，使其能滿足 於各種礦井巷道在發展礦井開採技術時所需要的多種性能。
本發明是通過以下技術方案實現的
本發明是一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵在於，其各組分及重量百分比
為
天然無水石膏15%-18%
水泥15%-20%
粉煤灰或礦渣18%-25%
引氣劑0. 03%-0. 08%
激發劑0. 5%-1. 0%
早強劑1.5-2. 5%
速凝劑0. 40%-1.2%
減水劑0. 5%—1. 0%石子 20%_25%河砂 20%-25%
所述引氣劑採用十二烷基苯璜酸鈉、十二垸基苯璜酸鉀，可以為任意一種；所述激發劑包括鈉鹽系列激發劑，過渡金屬硫酸鹽，可以為任意一種或兩種以上的混合，兩種以上的混合時為任意配比；所述早強劑為非硫酸鹽類早強劑；所述速凝劑為低鹼礬土礦類速凝劑；所述減水劑選用奈系超早強高效複合低引氣型減水劑。
所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料,其特徵為選用水泥強度標號為42. 5P. 0。
所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為粉煤灰採用一級或二級粉煤灰，可以為任意一種或兩種以上的混合，兩種以上的混合時為任意配比。
所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為河砂要求含泥量小於1%，含水率小於1%，細度模數不大於2. 2。
所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為石子要求含泥量小於1%，含
水率小於1%,直徑4mm方孔篩篩餘為0。
所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為硬石膏粉為天然無水硬石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%，比表面積在4000—5000cm7g。
一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料的製備方法，其特徵在於依次按以下步驟進行1)將天然硬石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%,比表面積在4000一5000cm7g; 2)、將引氣劑、激發劑、速凝劑、早強劑、減水劑按給定重量百分比比例充分混合後，與給定重量百分比的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰，在混料機中混合均勻，袋裝後得到一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料的成品。
使用時，以一定的拌和用水量將其攪拌成具有一定流動度、穩定性很好的膏狀砂漿，由氣泵加壓經輸送管道輸入由活動模板在沿空留巷巷旁製成的充填空間內，在模內自密實成型硬化，具有早期強度高與混凝土類似，但材料成本相對大大降低。
本發明是採用天然無水石膏，粉煤灰替代部分水泥經外加劑激發後，成為超高早強沿空留巷巷旁支護膏體填充材料。天然無水石膏，粉煤灰具有潛在水化活性，在一定外加劑激發作用下，使本發明具有硬化強度高、穩定性好、凝結時間可適當調整的特點。本發明所用原料均為成品粉劑，生產中不需要煅燒與粉磨，能節約能源、減少汙染，且由於減水劑用量減少，降低了生產成本，提高了市場競爭力，極大推動未來礦井生產的技術發展；本發明生產工藝簡單,施工採用機械泵送，操作簡單，給礦井安全生產帶來更大的保障。
具體實施方式
一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其各原料的重量百分比為 實施例1
15%_18% 15%-20% 18%-25% 0. 03%-0. 08%
0. 5%-1.0%
1. 5-2. 5% 0. 6%-0. 8% 0. 5%-0. 8% 20%-25% 20%-25%
製備時，首先將天然無水石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%， 比表面積在4000—5000cm7g;再將引氣劑、激發劑、速凝劑、早強劑、減水劑按給定比例充 分混合後，與給定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料機中混合均勻，即成 一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，將其袋裝後即成產品。此實施例得到的一種礦井留 巷支護用膏體泵送填充材料凝結時間適中，凝結硬化快，強度高，表面光潔細膩，適合於通 常巷道的充填支護工作。
天然無水石膏 水泥
粉煤灰或高爐礦渣
引氣劑
激發劑
早強劑
速凝劑
減水劑
石子
河砂
實施例2
天然無水石膏 水泥
粉煤灰或礦渣
引氣劑
激發劑
早強劑
速凝劑
減水劑
石子
2%-3% 15%-25% 18%-25% 0. 01%-0. 04% 0. 5%-1.0% 0. 5-1. 5% 0.8%-1.2% 0. 5%-0, 8% 20%-25%河砂 20%-25%
製備時，首先將天然無水石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%，比表面積在4000—5000cm7g;再將引氣劑、激發劑、速凝劑、早強劑、減水劑按給定比例充分混合後，與給定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料機中混合均勻，即成一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，將其袋裝後即成產品。此實施例得到的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料流動性好，凝結時間短，早期強度高，適合於礦井掘進速度快，材料需要拆模速度快，礦井頂板壓力過大的巷道，以免影響掘進進度耽誤工作進尺。實施例3
天然無水石膏薦-15%
水泥150/0_20%
粉煤灰礦渣18%-25%
引氣劑0. 03%-0. 08%
激發劑0. 5%-1. 0%
早強劑1.0-1. 5%
速凝劑0. 3%-0. 6%
減水劑0. 6%-1. 0%
石子20%-25%
河砂20%-25%
製備時，首先將天然無水石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%，比表面積在4000—5000cm7g;再將引氣劑、激發劑、速凝劑、早強劑、減水劑按給定比例充分混合後，與給定比例的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰在混料機中混合均勻，即成一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，將其袋裝後即成產品。此實施例得到的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料屬於高流態型充填材料、凝結時間適中、強度高，適合於礦井巷道有多處拐角或在坡度較大的地方需要充填,由於高度落差太大，平距較遠容易造成管道堵塞等影響工作進度的巷道。
使用時，以一定的拌和用水量將其攪拌成具有一定流動度、穩定性很好的膏狀砂漿，由氣泵加壓經輸送管道輸入由活動模板在沿空留巷巷旁製成的充填空間內，在模內自密實成型硬化。
權利要求
1. 一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵在於，各組分及重量百分比為天然無水石膏 15％-18％水泥 15％-20％粉煤灰或礦渣 15％-20％引氣劑 0.03％-0.08％激發劑 0.5％-1.0％早強劑 1.5-2.5％速凝劑 0.40％-1.2％減水劑 0.5％-1.0％石子 20％-25％河砂 20％-25％所述引氣劑採用十二烷基苯璜酸鈉、十二烷基苯璜酸鉀，可以為任意一種；所述激發劑包括鈉鹽系列激發劑，過渡金屬硫酸鹽，可以為任意一種或兩種以上的混合，兩種以上的混合時為任意配比；所述早強劑為非硫酸鹽類早強劑；所述速凝劑為低鹼礬土礦類速凝劑；所述減水劑選用奈系超早強高效複合低引氣型減水劑。
2. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為選用水泥強 度標號為42. 5P. 0。
3. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為粉煤灰採 用一級或二級粉煤灰，可以為任意一種或任意一種與礦渣的混合，兩種以上的混合時為任意 配比。礦渣採用高爐水淬礦渣，可單獨替代粉煤灰，也可與粉煤灰以任意配合比混合使用。
4. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為河砂要求 含泥量小於1%，含水率小於1%，細度模數不大於2.2。
5. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為石子要求 含泥量小於1%，含水率小於1%,直徑4皿方孔篩篩餘為0。
6. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料，其特徵為硬石膏粉為天然無水硬石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%，比表面積在4000 —5000cmYg。
7. 根據權利要求1所述的一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料的製備方法，其特徵在於依次按以下步驟進行1) 、將天然硬石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1%，比表面積在 4000—5000cm2/g;2) 、將引氣劑、激發劑、速凝劑、早強劑、減水劑按給定重量百分比比例充分混合後， 與給定重量百分比的河砂、石子、硬石膏粉、水泥和粉煤灰，在混料機中混合均勻，袋裝後 得到一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料的成品。
全文摘要
本發明公開了一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料及其製備方法，首先將天然無水石膏利用工業球磨機粉磨，細度控制在200目篩餘量小於1％，比表面積在4000-5000cm2/g；再將引氣劑0.03％-0.08％；激發劑0.5％-1.0％；早強劑1.5％-2.5％；速凝劑0.40％-1.2％；減水劑0.5％-1.0％混合後，與天然無水石膏15％-18％；水泥15％-25％；粉煤灰18％-25％；石子20％-25％；河砂20％-25％在混料機中混合均勻，得到一種礦井留巷支護用膏體泵送填充材料。本發明生產中不需要煅燒與粉磨，能節約能源、減少汙染，且由於減水劑用量減少，降低了生產成本，提高了市場競爭力，極大推動未來礦井生產的技術發展；生產工藝簡單，施工採用機械泵送，操作簡單，給礦井安全生產帶來更大的保障。
文檔編號C04B28/14GK101486556SQ20091011627
公開日2009年7月22日 申請日期2009年3月5日 優先權日2009年3月5日
發明者餘洪玲, 敏 劉, 歡 周, 張永泰, 李太啟, 李祥飛, 毛宏開, 許月明 申請人:安徽省皖北煤電集團有限責任公司含山恆泰非金屬材料分公司