CN102815963B - 一种高水微胀充填材料组合物 - Google Patents

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Abstract

一种高水微胀充填材料组合物，属于采煤技术领域，具体涉及一种充填法采煤所用的充填材料。其特征在于，其重量份组成为：100份的水，55～60份的高钙粉煤灰，1.5～2.0份的石膏，4～6份的水泥，0.15～0.20份的聚丙烯酸钠，0.30～0.35份的发泡剂。与现有技术相比，本发明充填材料的成本低，制备方便，流动率大易输送，有膨胀性易接顶，实现自流、主动施压接顶充填采空区。初凝时间为5～6h，终凝时间10～11h。使用时制备时间充裕，充填后又能快速达到一定抗压强度。

Description

一种高水微胀充填材料组合物
技术领域
一种高水微胀充填材料组合物，属于采煤技术领域，具体涉及一种充填法采煤所用的充填材料。
背景技术
目前在现有技术中，充填法采煤所用的充填材料主要有煤矸石、水砂、膏体材料，较成熟的是膏体材料，但膏体充填材料不但成本高，而且由于膏体料浆流动性差，增加了输送难度。采用煤矸石、水砂填料存在劳动强度大，作业成本高等缺点。目前新的充填材料研发方向为高水材料（含水率一般在55%以上），超高水材料（含水量达90%以上），超高水材料尚在研究阶段，没有公开的配方。
中国专利（CN 101792291 A）公开了一种高水膨胀充填材料，该充填材料是由300～400kg/m3的粉煤灰、0.2～1kg/m3铝粉膨胀剂、0.6～0.8kg/m3石膏粉延缓剂、0.1～0.3kg/m3铝氧熟料速凝剂、30～100kg/m3石灰或水泥固化剂和800～1000kg/m3水组成的浆料，膨胀率为10～30%，流动性较高。但是初凝时间仅为1.5～2h，不利于充填材料的预制备，使用时需即时配制，没有充裕准备时间。并且制备时需要多台搅拌设备同时工作，需要较多人力；初凝时间短、膨胀率又高造成易堵管，并降低了最终强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种流动性高，初凝时间长，终凝强度高的高水微胀充填材料组合物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高水微胀充填材料组合物，其特征在于，其重量份组成为：100份的水，55～60份的高钙粉煤灰，1.5～2.0份的石膏，4～6份的水泥，0.15～0.20份的膨胀剂，0.30～0.35份的发泡剂。
优选的，所述膨胀剂为聚丙烯酸钠。
优选的，所述发泡剂为镁粉或铝粉。
所述的聚丙烯酸钠,分子式：[C3H3O2Na]n，聚丙烯酸钠遇水膨胀，吸水率高，而又不会使充填材料过分膨胀。聚丙烯酸钠作为本发明组合物的膨胀剂并具有保水作用，亦作为后期养护的补水剂。
为了降低生产成品，实现废物利用，本发明可使用矿井排放水进行反应。所述高钙粉煤灰可直接选用热电厂排放的粉煤灰。
本发明组合物的制备方法为：在搅拌设备中，首先加入水，再加入高钙粉煤灰，连续搅拌均匀后同时加入石膏，水泥，膨胀剂，发泡剂，搅拌5分钟后即得该高水微胀充填材料组合物。
与现有技术相比，本发明一种高水微胀充填材料组合物所具有的有益效果是：以矿井排放水，电厂排放的粉煤灰等工业废弃物为主要材料，实现废物利用，降低成本。本发明组合物含水率达60%以上，水参与反应，膨胀率3～10%，28d抗压强度≥2.5MPa。本发明充填材料的成本低，制备方便，流动率大、易输送，有膨胀性易接顶，实现自流、主动施压接顶充填采空区。初凝时间为5～6h，终凝时间10～11h。使用时制备时间充裕，充填后又能快速达到一定抗压强度，制备简单、成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种高水微胀充填材料组合物作进一步说明。其中实施例1为最佳实施例。
实施例1
1、在搅拌设备中，首先加入100份矿井排放水，再加入57份热电厂排放的粉煤灰，搅拌均匀。
2、搅拌均匀后再同时加入1.7份石膏，5份水泥，0.18份聚丙烯酸钠，0.33份镁粉。搅拌5分钟，即得高水微胀充填材料组合物。
通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，流动性良好，接顶密实。初凝时间为5.5h，终凝时间10h。
实施例2
1、在搅拌设备中，首先加入100份矿井排放水，再加入55份热电厂排放的粉煤灰，搅拌均匀。
2、搅拌均匀后再同时加入1.5份石膏，4份水泥，0.15份聚丙烯酸钠，0.30份镁粉。搅拌5分钟，即得高水微胀充填材料组合物。
通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，流动性良好，接顶密实。初凝时间为6h，终凝时间11h。
实施例3
1、在搅拌设备中，首先加入100份矿井排放水，再加入60份热电厂排放的粉煤灰，搅拌均匀。
2、搅拌均匀后再同时加入2份石膏，6份水泥，0.20份聚丙烯酸钠，0.35份镁粉。搅拌5分钟，即得高水微胀充填材料组合物。
通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，流动性良好，接顶密实。初凝时间为5h，终凝时间10h。
实施例4
1、在搅拌设备中，首先加入100份矿井排放水，再加入58份热电厂排放的粉煤灰，搅拌均匀。
2、搅拌均匀后再同时加入1.8份石膏，5份水泥，0.17份聚丙烯酸钠，0.32份镁粉。搅拌5分钟，即得高水微胀充填材料组合物。
通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，流动性良好，接顶密实。初凝时间为5.5h，终凝时间10.5h。
实施例5
1、在搅拌设备中，首先加入100份水，再加入58份高钙粉煤灰，搅拌均匀。
2、搅拌均匀后再同时加入1.8份石膏，5份水泥，0.16份聚丙烯酸钠，0.33份铝粉。搅拌5分钟，即得高水微胀充填材料组合物。
通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，流动性良好，接顶密实。初凝时间为5h，终凝时间10.5h。
对比例1
组合物配比为：100份矿井排放水、57份热电厂排放的粉煤灰、1.7份石膏，5份水泥，0.33份镁粉。制备方法同实施例1。
该组合物通过管道，施压输送到密封的矿井采空区中，流动性差，无法接顶。初凝时间为1.5h，终凝时间22h。
对比例2
组合物配比为：100份矿井排放水、55份热电厂排放的粉煤灰、1.5份石膏，4份水泥，0.25份聚丙烯酸钠，0.32份镁粉。制备方法同实施例1。
该组合物通过管道，由于膨胀性过大，在自流输送到密封的矿井采空区中时多次阻塞管路，最后采用施压输送，有一定流动性，实现接顶。初凝时间为5h，终凝时间10h，但是终凝后抗压强度过低。
对比例3
组合物配比为：100份矿井排放水、58份高钙粉煤灰、2.0份石膏，6份水泥，0.10份聚丙烯酸钠，0.32份镁粉。制备方法同实施例1。
该组合物通过管道，自流输送到密封的矿井采空区中，有一定流动性，但是膨胀性过低无法主动施压接顶。初凝时间为7h，终凝时间12h。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种高水微胀充填材料组合物，其特征在于，其重量份组成为：100份的水，55～60份的高钙粉煤灰，1.5～2.0份的石膏，4～6份的水泥，0.15～0.20份的膨胀剂，0.30～0.35份的发泡剂；所述膨胀剂为聚丙烯酸钠；所述发泡剂为镁粉或铝粉；组合物含水率达60%以上，水参与反应，膨胀率3～10%，28d抗压强度≥2.5MPa，初凝时间为5～6h，终凝时间10～11h。
2.一种如权利要求1所述的高水微胀充填材料组合物的制备方法，其特征在于，具体步骤为：在搅拌设备中，首先加入水，再加入高钙粉煤灰，连续搅拌均匀后同时加入石膏，水泥，膨胀剂，发泡剂，搅拌5分钟后即得。
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