一種發泡混凝土及煤礦充填接頂的方法

2023-11-10 02:28:22

專利名稱：一種發泡混凝土及煤礦充填接頂的方法
技術領域：
本發明涉及膨脹填充材料領域，具體涉及一種發泡混凝土，還涉及一種煤礦充填接頂的方法，適用於建築物、鐵路和水下的煤礦充填接頂。
背景技術：
隨著煤炭資源的大量開採，村莊下壓煤問題越來越突出，嚴重影響著許多煤礦企業的正常生產。據統計，目前我國僅統配煤礦的生產礦井「三下」(建築物下、鐵路下、水體下)壓煤就達13. 79Gt。幾乎每個礦井都有「三下」壓煤，一般都佔礦井儲量的10% 40%，華東礦區有的礦井高達60%以上。因此，在保證地表建(構)築物安全的前提下，基於提高「三下」壓煤的採出率和合理處理固體廢棄物的問題，開發充填採煤新技術，已成為國家及煤礦企業急需解決的重大技術難題。我國充填工藝與技術的發展，經歷了廢石乾式充填、分級尾砂和碎石水力充填、混凝土膠結充填、以分級尾砂和天然砂作為充填料的細砂膠結充填、廢石膠結充填、高濃度全尾砂膠結充填和膏體泵送膠結充填的發展過程。充填開採是建築物下壓煤開採的最理想技術途徑，其優點是煤炭資源的採出率高，近幾年，隨著煤礦充填技術的不斷發展，充填技術在煤礦開採中的應用也越來越廣泛。然而，目前的充填開採技術亦碰到了瓶頸問題充填料接頂困難，充填效果差，另外，由於膏體或似膏體料漿流動性差，很難保證充填均勻，尤其料漿固化後幹縮30%左右，難以達到控制地表沉陷的目的。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提供一種發泡混凝土，還提供了一種煤礦充填接頂的方法，提供一種能夠充分利用廢棄物粉煤灰、膨脹充填效果好的、能夠解決採空區充填的主動接頂和長距離輸送問題並能很好控制圍巖變形。本發明的上述目的通過以下技術方案實現一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰25 50份
矽灰6 16份
硬脂酸鈣I 2份
水75 85份
速凝劑0.3 0.6份
發泡劑6.2 7.2份。一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰30 45份
矽灰8 14份
硬脂酸鈣1.2 1.8份
水77 83份
速凝劑0.4 0.5份
發泡劑6.4 7.0份。一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰35 40份
矽灰10 12份
硬脂酸鈣1.4 1.6份
水78 82份
速凝劑0.42 0.48份
發泡劑6.6 6.8份。一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰37份
矽灰11份
硬脂酸鈣1.5 分
水80份
速凝劑0.45份
發泡劑6.7份。一種發泡混凝土進行煤礦充填接頂的方法，包括以下步驟步驟Α、原材料的預處理剔除水泥、粉煤灰、矽灰中的固結顆粒，防止其在管道運輸過程中沉積堵管；步驟B、劑量按照配比稱量100份重量比的水泥、25 50份重量比的粉煤灰、6 16份重量比的矽灰、I 2份重量比的硬脂酸鈣和75 85份重量比的水，根據現場輸送量調節輸送速凝劑和發泡劑的泵送設備流量閥；步驟C、上料及攪拌向攪拌機中依次加入水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，攪拌均勻；步驟D、混合將步驟C中攪拌好的漿料通過管道送入充填點附近的混合器並通過泵送設備將O. 3 O. 6份重量比的速凝劑和6. 2 7. 2份重量比的發泡劑送入充填點附近的混合器，使水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣、水、速凝劑和發泡劑混合均勻；步驟E、充填在混合器出口接一軟管，軟管的另一端放在需要充填的部位，完成充填。
本發明與現有技術相比，具有以下優點I、現有的充填技術中，充填料接頂困難，充填效果差，另外，由於膏體或似膏體料漿流動性差，很難保證充填均勻，尤其料漿固化後幹縮30%左右，難以達到控制地表沉陷的目的。利用本發明生產出的水泥基發泡材料，能夠充分利用廢棄物粉煤灰，節約了能源，而且具有良好的膨脹性，膨脹率可達200 300%，能夠主動施壓接頂充填，從而有效控制圍巖變形。2、由於發泡混凝土強度可以通過調整發泡劑的摻量靈活調節，這樣可以針對不同圍巖條件給出不同的發泡倍數，從而形成不同的支護強度，與現有接頂工藝相比，本材料配方還具備良好的流動性，靠自然高差勢能達到自流，不需憑藉機械外力；另外，本材料配方的製作步驟簡單，可以滿足及時充填、充分接頂、快速凝固的要求，經本充填材料充填的巷道會對上覆圍巖進行間接注漿、形成有效的支撐，從而達到控制圍巖變形、保護巷道的目的。
具體實施例方式實施例I :一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰25 50份
矽灰6 16份
硬脂酸鈣I 2份
水75 85份
速凝劑0.3 0.6份
發泡劑6.2 7.2份。實施例2 一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成原料重量份
水泥100份
粉煤灰30 45份
桂灰8 14份
硬脂酸鈣1.2 1.8份
水77 83份
速凝劑0.4 0.5份
發泡劑6.4 7.0份。實施例3 一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰35 40份
矽灰10 12份
硬脂酸鈣1.4 1.6份
水78 82份
速凝劑0.42 0.48份
發泡劑6.6 6.8份。實施例4 一種發泡混凝土，它由以下重量份原料組成
原料重量份
水泥100份
粉煤灰37份
矽灰11份
硬脂酸鈣1.5份
水80份
速凝劑0.45份
發泡劑6.7份。實施例5 一種發泡混凝土，配比由表I組成其中，
原材料選擇水泥選用的是市售華新水泥有限公司生產的42. 5級普通矽酸鹽水泥，其性能製備符合GB175-1999《矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥》的規定；粉煤灰選用的是市售武漢羅陽電廠生產的一級粉煤灰，其性能指標符合GB/T1596-2005《用於水泥和混凝土中粉煤灰》規定；矽灰選用的是市售江西奧特精細礦粉有限公司生產的精細矽灰；
硬脂酸鈣選用的是市售高密市宏浩助劑有限公司生產的水泥發泡專用硬脂酸鈣；速凝劑選用市售中國建築材料科學研究總院研製的HSA高效速凝劑；發泡劑選用的是河北藁化股份有限公司生產的水泥發泡專用雙氧水(27.5%)。表I發泡混凝土配比表

發_混凝十
I 2 3 4 5 6 7 8 9 10
配合比___________
M 上 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
(公斤)___________
粉煤灰
* .250 250 300 40U 350 500 400 500 370 350
Α (公斤)___________
組 ,''二 160 14U J 0 80 ου 60 80 60 HO IUO
(公斤)______
分硬脂酸鉤'
10 11 12 IS 16 18 16 20 15 14
(公斤)___________
水(公斤) 750 760 780 830 800 850 820 840 800 820
D 速凝·
… 3.0 3.2 4.4 5.4 4.5 6.0 5.6 5.8 4.5 5.2
(公斤)
發泡劑
ηO 64 68 70 67 72 71 70 67 66
分 (公斤)
膨脹率200% 220% 260% 280% 250% 300% 290% 285% 250% 240%
幹虛產
αι 又750 680 578 535 600 500 518 523 608 625
(kg/m3 )___________
3天抗ffi強度
1.62 1.52 1.36 126 1.38 1.14 1.20 1.24 1.40 L44 (MPa)___________
7天抬■ I玉g雖度
3.36 3.04 ，7U 2 46 2.78 2.24 2.36 2.26 ^ 82 2.90 (MPa)___________
28天抗丨玉強度
4.74 4.42 3 76 3.4 88 2.92 3.12 」6 Ji 4 (MPa)___________實施例6 一種發泡混凝土進行煤礦充填接頂的方法，包括以下步驟步驟Α、原材料的預處理剔除水泥、粉煤灰、矽灰中的固結顆粒，防止其在管道運輸過程中沉積堵管；
步驟B、劑量按照配比稱量水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，根據現場輸送量調節輸送速凝劑和發泡劑的泵送設備流量閥；步驟C、上料及攪拌向攪拌機中依次加入水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，攪拌均勻；步驟D、混合將步驟C中攪拌好的漿料通過管道送入充填點附近的混合器並通過泵送設備將速凝劑和發泡劑送入充填點附近的混合器，使水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣、水、速凝劑和發泡劑混合均勻；步驟E、充填在混合器出口接一軟管，軟管的另一端放在需要充填的部位，完成充填。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領
域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
權利要求
1.一種發泡混凝土，其特徵在於，它由以下重量份原料組成原料重量份 水泥100份 粉煤灰25 50份 娃灰6 16份 硬脂酸鈣I 2份 水75 85份 速凝劑0. 3 0. 6份 發泡劑6. 2 7. 2份。
2.根據權利要求I所述的一種發泡混凝土，其特徵在於，它由以下重量份原料組成 原料重量份 水泥100份 粉煤灰30 45份 娃灰8 14份 硬脂酸鈣I. 2 I. 8份 水77 83份 速凝劑0. 4 0. 5份 發泡劑6. 4 7. 0份。
3.根據權利要求I所述的一種發泡混凝土，其特徵在於，它由以下重量份原料組成 原料重量份 水泥100份 粉煤灰35 40份 娃灰10 12份 硬脂酸鈣I. 4 I. 6份 水78 82份 速凝劑0. 42 0. 48份 發泡劑6. 6 6. 8份。
4.根據權利要求I所述的一種發泡混凝土，其特徵在於，它由以下重量份原料組成 原料重量份 水泥100份 粉煤灰37份 矽灰11份 硬脂酸鈣I. 5份 水80份 速凝劑0. 45份 發泡劑6. 7份。
5.利用權利要求I所述的一種發泡混凝土進行煤礦充填接頂的方法，包括以下步驟 步驟A、原材料的預處理剔除水泥、粉煤灰、矽灰中的固結顆粒，防止其在管道運輸過程中沉積堵管；步驟B、劑量按照配比稱量100份重量比的水泥、25 50份重量比的粉煤灰、6 16份重量比的矽灰、I 2份重量比的硬脂酸鈣和75 85份重量比的水，根據現場輸送量調節輸送速凝劑和發泡劑的泵送設備流量閥； 步驟C、上料及攪拌向攪拌機中依次加入水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，攪拌均 勻； 步驟D、混合將步驟C中攪拌好的漿料通過管道送入充填點附近的混合器並通過泵送設備將0. 3 0. 6份重量比的速凝劑和6. 2 7. 2份重量比的發泡劑送入充填點附近的混合器，使水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣、水、速凝劑和發泡劑混合均勻； 步驟E、充填在混合器出口接一軟管，軟管的另一端放在需要充填的部位，完成充填。
全文摘要
本發明公開了一種發泡混凝土，包括100份的水泥、25～50份的粉煤灰、6～16份的矽灰、1～2份的硬脂酸鈣、75～85份的水、0.3～0.6份速凝劑、6.2～7.2份發泡劑，還公開了一種煤礦充填接頂的方法，A、剔除膠凝材料中的硬塊等；B、按照配比稱量水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，調節輸送速凝劑和發泡劑的泵送設備流量閥；C、向攪拌機中依次加入水泥、粉煤灰、矽灰、硬脂酸鈣和水，攪拌均勻；D、使原料混合均勻；E、在混合器出口接一軟管，軟管的另一端放在需要充填的部位，完成充填。本發明能夠充分利用廢棄物粉煤灰，節約了能源，膨脹率可達200～300%，有效控制圍巖變形。
文檔編號C04B38/02GK102850003SQ20121036760
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者陳衛忠, 鄭朋強, 譚賢君, 袁克闊 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所