高水膨胀粉煤灰充填胶凝材料生产技术

高水膨胀粉煤灰充填胶凝材料生产技术

在矿山充填中如何做到低浓度、膨胀性是两个技术难题。低浓度料浆流动性好，可以做到大倍线长距离自流输送，但充填料浆容易离析，泌水率高，充填体强度低；高浓度料浆不易离析，固化强度高，泌水率小，但流动性差，一般需要泵送，充填成本高。接顶效果好，固化收缩变形小，最大限度地减少顶板下沉量一直是充填的追求目标，能够做到这一点的理想充填材料是充填料浆具有膨胀性。尽管人们进行了很多努力，实用廉价的膨胀充填未见成熟报道。通过反复试验和摸索，解决了高水膨胀材料的合理配比和应用技术。研究开发的充填材料主要由固化剂、延缓剂、膨胀剂等组成。水料比为0.35～0.65，灰料比1:4～1:7。料浆初凝时间约2小时，在通常的输送压力下1.5小时内可以顺利输送，不致堵管；在1500m的距离内，充填倍线达到5倍时，料浆流速仍达2.28m/s，可以做到长距离大倍线输送。料浆充填后8～10小时可拆模，7天强度超过1.5MPa,28天强度2～3MPa。根据现场实测，充填体20小时的固化膨胀率约为8～10％。高水膨胀充填是一种全新的充填技术，也是矿山充填的发展方向，对于充填料严重不足的煤矿充填，意义更为重大。

高水膨胀充填材料属于建筑物、水体、铁路下采煤技术领域，所述充填材料是由粉煤灰、膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂和水组成的料浆；其固液比为1∶1.2~1.5，比重为1.35，膨胀率为10~30%。解决了中厚以下煤层采空区充填的主动施压接顶和长距离自流输送问题，对改善我国采煤生态环境，提高资源回收率具有十分重要的意义。

高水充填材料所述高水充填材料包括甲组分和乙组分，其中所述的甲组分包括硫铝酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、缓凝剂、悬浮剂；所述的乙组分包括下述组分：硬石膏、石灰、复配添加剂。高水充填材料具有原材料广泛、价格低廉、稳定性好、后期强度高、表面不泛碱的优点。

超高水充填材料目前，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）。该充填材料是由甲乙两种组分组成，其中，甲组分为硫铝酸钙、铝酸钙、碳酸钙、碳酸钠、聚丙烯酰胺和羟甲基纤维素钠；乙组分为硫酸钙、氧化钙、偏铝酸盐和氯化钙。本超高水充填材料具有初凝时间短、凝结后强度高、并且强度稳定的优点。本超高水充填材料无毒、无味、无污染、安全环保。可广泛应用于煤炭行业巷旁充填支护,采空区堵漏灭火、阻燃、井巷壁厚充填支护等。

高水微胀充填材料充填法采煤所用的充填材料。组成为：水，高钙粉煤灰，石膏，水泥，聚丙烯酸钠，发泡剂。与现有技术相比，本充填材料的成本低，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。

用于煤矿充填采空区的泡沫填体属煤矿采空区的充填和地下工程充填技术领域。泡沫充填体各组分按照重量份组成：粉煤灰，水泥，水，减水剂，促凝剂，活性剂，泡沫：胶凝浆液体积的百分比为100-250%。该填体胶凝固浆时间约3-4d，28d后单轴受压强度为0.5-1.7MPa，表观密度650-940kg/m3，可泵送时间11h，导热系数0.255-0.376W/(m·k)。可用于煤矿充填采空区的充填，本泡沫填体显著增加了粉煤灰用量，制备简单成本较低，具有轻质、抗裂、保温和抗震等功能，现场应用前景广阔，有显著经济效益。

矿坑回填粉煤灰、钢渣和煤矸石造浇注石所述浇注石由粉煤灰、钢渣、煤矸石粉、石灰、石膏粉加入发泡剂制备而成。针对煤矿、矿冶地区矿洞多、地质不稳定，以及遗留大量的粉煤灰、煤矸石和钢渣等尾矿和废弃物的问题，将各原料制粉、兑成浆料之后，注入矿洞、涵洞中凝结，可以缓慢生成水硬性胶凝材料，主要成分为硅酸钙，铝酸盐和铁铝酸盐。通过发泡剂，使得浇注石能够膨胀，将未灌入浇注石的空间填充满，同时不会污染地下水层和土质。

大掺量粉煤灰泡沫填体属煤矿采空区及地下空间填充体领域。泡沫填体包括水、粉煤灰、胶凝材料、外掺料、活性剂及适量泡沫，制备方法是：a原材料预加工：将粉煤灰和水泥进行筛分处理，滤掉大结块硬粒；b按照配比称量各组份数；c发泡剂与水按照配比混合制取发泡液；d原料拌合：在搅拌机内将水泥、粉煤灰、促凝剂、减水剂和活性剂拌合至均匀；e制取泡沫：在d步骤同时进行发泡，将发泡液通过发泡机制取泡沫；f混泡：在胶凝浆体制备好后，加拌适量倍数泡沫，不停机；g定模成型：混泡后浆液上面看不到浮泡时，泡沫浆制备完成。成型后的泡沫填体显著增加了粉煤灰用量，制备简单成本较低，具有轻质、抗裂、保温和抗震等功能，特别用于煤矿采空区和地下空间的充填。

发泡混凝土及煤矿充填接顶的方法发泡混凝土包括水泥、粉煤灰、硅灰、硬脂酸钙、水、速凝剂、发泡剂，煤矿充填接顶的方法：A、剔除胶凝材料中的硬块等；B、按照配比称量水泥、粉煤灰、硅灰、硬脂酸钙和水，调节输送速凝剂和发泡剂的泵送设备流量阀；C、向搅拌机中依次加入水泥、粉煤灰、硅灰、硬脂酸钙和水，搅拌均匀；D、使原料混合均匀；E、在混合器出口接一软管，软管的另一端放在需要充填的部位，完成充填。能够充分利用废弃物粉煤灰，节约了能源，膨胀率可达200~300%，有效控制围岩变形。

技术服务：本套高水膨胀粉煤灰充填胶凝材料技术资料费320元。