一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料及其製備方法
2023-05-11 05:17:56
一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料及其製備方法，可廣泛適用於煤礦採空區充填、巷道封閉及井下防火牆的構築。該充填材料由A、B兩部分組分，A組分包括活性組分、細骨料、礦物發泡劑、激發劑、促凝劑等；B組分包括發泡劑、穩泡劑、減水劑等。重點在於將粉煤灰活化之後用於替代部分水泥作為膠凝材料，此外將混凝土發泡技術應用到充填材料中，並創新性的應用礦物發泡劑協同混凝土發泡劑發泡，在原有基礎之上改善了充填材料的發泡膨脹性能、泵送性能和抗滲性能，在低水泥耗量條件下，可填充更大空間的採空區，做到低耗、環保、節能、易於泵送。
【專利說明】一種利用協同發泡法製備的礦用泡沬膏體充填材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤礦採空區充填【技術領域】，涉及一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料及其製備方法，廣泛適用於煤礦採空區充填、巷道封閉及井下防火牆的構築。
【背景技術】
[0002]據統計，我國的煤炭資源儲存總量中有超過30%的煤炭埋藏在水體下、建築下、路橋下(簡稱「三下」)等不宜開採或開採後不允許產生塌陷的區域。隨著露天煤礦及埋藏較淺煤炭資源儲量的減少，煤炭產出率已逐漸不能滿足國內生產需求，探索如何對深層及「三下」煤炭資源的開發利用及對後續問題的妥當處置已經受到了政府部門的普遍關注，國內相關機構也作了大量研究，取得了不少成果。但深層煤炭的開採仍面臨許多嚴峻的問題，在我國因煤炭開採造成的地面塌陷已達60萬多公頃，且每年新增沉陷面積達4萬多公頃，同時地面塌陷在地質、環保和安全等方面的負面影響也是不可估量的，如何解決因地下煤炭資源的採出而產生的底面塌陷問題已成為煤炭行業亟需解決的一個問題。
[0003]我國「三下」煤礦傳統開採技術有離層注漿、條帶式開採，其中離層注漿不能有效控制地表下沉、成本高、效率低；條帶式開採，資源回收率低、資源浪費嚴重。本世紀初，一些專家提出了充填採煤的思想，充填開採不僅能有效控制地表下沉，且資源回收率可達90%以上，然而原始充填方法存在著接頂困難、充填效果差、充填成本較高等一系列的不足。據統計，在我國充填法開米的地下礦山中，充填成本佔米礦成本的1/3左右，充填成本中充填材料又佔80%以上，其中水泥成本約佔充填材料的50%。昂貴的充填成本不僅給礦山開採造成巨大的經濟壓力，而且還嚴重製約充填採礦技術的應用發展，為降低充填成本、擴大充填應用的範圍，近年來研究人員致力於水泥替代品研究，提出了膏體充填開採。膏體充填開採作為綠色開採技術的重要組成部分，是解決深層和「三下」壓煤開採及實現煤礦安全生產的理想途徑。膏體充填的原料主要是矽酸鹽水泥、外加劑以及煤矸石、粉煤灰、爐渣、河沙或城市固體垃圾等固體廢物。充填原料來源廣泛，可以將煤礦遺留下來的矸石、城市生活垃圾及工業廢渣回收利用，大大降低了充填採煤的成本，提高了煤礦的經濟效益和社會環境效益。
[0004]隨著煤礦開採技術的發展，對充填成本提出了進一步的要求，如何在上述現狀的基礎之上進一步降低膏體充填材料的成本，仍是該領域研究的熱點問題。相關專家和學者嘗試將發泡混凝土應用到回填作業中，節約了充填料漿，取得了一定的成果，但仍面臨充填成本較高，未能有效處置煤礦採空區固體廢棄物，環境效益未能滿足要求等問題。受以上研究成果的啟發，將混凝土發泡技術引入到充填材料製備中，可以有效解決成本較高及固體廢棄物的處置問題，但仍存在充填體發泡倍數較低等問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料及其製備方法，廣泛適用於煤礦採空區充填、巷道封閉及井下防火牆的構築。[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料，其特徵在於它是由A組分和B組分組成(二者合計百分之百)，A、B組分配方的重量百分比如下:
[0008]
【權利要求】
1.一種利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料，其特徵在於它是由A組分和B組分組成，A、B組分配方的重量百分比如下:_
2.一種如權利要求1所 述的利用協同發泡法製備的礦用泡沫膏體充填材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)按配方比例，先將水泥、粉煤灰、煤矸石、生石灰、礦物發泡劑、激發劑、促凝劑等固體料混合裝入膠砂攪拌筒內，再將稱量好的潔淨水加入，啟動膠砂攪拌機，低速攪拌60-70s，構成A組分； (2)將穩泡劑加入剩餘水中，輔以攪拌，使其充分溶解於水中，再按比例將發泡劑和減水劑順次加入容器內，採用高速攪拌機高速攪拌90-100S，使其充分發泡，構成B組分； (3)將B組分在攪拌的情況下加入到A組分中，並在膠砂攪拌下高速攪拌2-3min，即製得泡沫膏體充填材料。
【文檔編號】C04B28/14GK103449837SQ201310347147
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月10日 優先權日:2013年8月10日
【發明者】王慶平, 秦汝祥, 閔凡飛, 王輝, 葛濤 申請人:安徽理工大學