一种矿用轻质充填材料制造技术

本发明专利技术公开了一种矿用轻质充填材料，充填材料各组分以质量份计为，基料65～85份，凝固剂10～15份，激发剂1～5份，调凝剂1～10份，发泡剂0.1～1份，稳泡剂0.1～1份。针对上隅角填充和构建密闭墙需求，本发明专利技术轻质充填材料具有轻质不燃、密度小、强度可调、凝固时间可调、膨胀性和抗压性优良、过水强度无明显衰减、环保、价格低廉等特点，对矿井钻场、上隅角充填有显著效果，能有效解决瓦斯积聚和煤炭自燃问题。

A light filling material for mine

The invention discloses a mine light filling materials, filling materials to the quality of a group as a base material, 65 ~ 85, 10 ~ 15 coagulant, activator from 1 to 5, 1 to 10 portions of retarder, foaming agent 0.1 ~ 1, 0.1 ~ 1 foam stabilizer. In the corner filling and sealing wall construction requirements, the invention has the advantages of light filling materials not burning, low density, adjustable intensity, adjustable setting time, expansion and compression strength, excellent water without obvious characteristics of attenuation, environmental protection, low price, to mine drilling site, on the corner filling significant effect, can effectively solve the problem of coal spontaneous combustion and gas accumulation.

【技术实现步骤摘要】
一种矿用轻质充填材料
本专利技术属于矿用充填材料领域，具体涉及一种用于煤矿井下快速充填的新型轻质充填材料。
技术介绍
我国煤炭资源丰富，大小煤田遍布全国各地，煤炭也是目前我国的主要能源，在能源结构中占据主导地位。煤矿井下有许多空硐，如钻场、工作面上隅角等，容易造成瓦斯积聚。研究有效、经济、使用方便的充填材料来治理钻场、工作面上隅角瓦斯积聚问题是非常有必要的。长期以来，国内外有关此类充填材料有很多种类，如空气泡沫，但由于泡沫稳定性较差，充填效果不理想；其它如有机发泡充填材料，由于其不阻燃且价格昂贵，难以推广。煤炭自燃是煤矿的一种十分严重的灾害，采用注浆材料封堵漏风通道，构筑密闭墙是煤矿经常性工作之一，传统的密闭方式主要是用木板、挡风帘等采取临时密闭，或者用砖、水泥、石膏、砂石料等建立永久密闭墙；但是，临时密闭墙往往封闭不实，隔离效果不理想；永久密闭建设周期长、劳动强度大、成本较高，不能广泛使用。聚氨酯等高分子材料在采动影响较大时效果较差，且毒性大、成本高，难以推广使用。现有技术公开了多种充填材料，如CN1169969A公开了一种矿用泡沫水泥添加粉，由蛋白泡沫粉、石膏、碳酸钙、石灰组成，由硫铝酸盐水泥(或铁铝酸盐水泥)、石膏矿用泡沫水泥添加粉配置成矿用泡沫水泥，对煤矿、矿山、铁路隧道灯冒落空洞、巷道壁后充填。CN1291631A公开了一种矿用充填胶结材料，由普通水泥熟料62-78％、煤矸石6-15％、尾砂11-22％、石膏2.4-3％、芒硝0.4-0.5％、明矾石1-1.25％、石灰0.2-0.25％，其克服了普通水泥用作胶结材料时的脱水速度慢、早期强度低等缺点，提高了接顶率。CN102702675A公开了一种矿用化学注浆充填密封材料，包括A、B两个组分，A组分以酚醛树脂为主剂，配以发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、特种助剂，B组分为固化剂，A、B组分混合后形成发泡材料，发泡倍率高、阻燃抗静电性好。CN103449837A公开了一种矿用泡沫膏体充填材料，其采用协同发泡的A、B组分，A组分包括水泥、粉煤灰、煤矸石、生石灰、矿物发泡剂、石膏、激发剂、促凝剂、水，B组分包括：发泡剂、稳泡剂、减水剂、水，将粉煤灰活化后用于替代部分水泥，并将混凝土发泡技术用于充填材料，应用矿物发泡剂协同混凝土发泡剂，改善发泡膨胀性能、泵送性能、抗渗性能等。CN104230278A公开了一种矿用泡沫水泥，包括硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、生石灰、粉末状发泡剂，产品具有可远距离泵送、单位体积用料量少、快速凝结、可形变吸能、安全不燃等特点。CN104628414A公开了一种矿用无机充填支护材料，由A组分：硫铝酸盐水泥熟料、XWZ-A型复合外加剂、引气剂、加气剂、稳泡剂、纤维和B组分：石膏、石灰、XWZ-B型复合外加剂、引气剂、加气剂、稳泡剂、纤维组成，该支护材料具有速凝、轻质、快硬、早强、良好气密性等特点。CN104743999A公开了一种双组份矿用泡沫膏体填充材料，由甲组份：硫氧镁水泥、粉煤灰、发泡剂、早强剂、稳泡剂、水和乙组分：发泡剂、稳泡剂、高效减水剂、水组成，可实现快速填充、凝结、固化，在硫氧镁水泥低消耗条件下可实现较大程度填充。CN105314944A公开了一种矿用复合水泥胶结料及矿用充填材料，胶结料由复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥石膏组成，矿用充填材料由胶结料掺加粉煤灰和/或煤矸石制成，所述胶结料凝结时间和抗压强度可调，矿用充填材料满足长距离泵送要求。CN106220216A公开了一种高强度矿用膨胀充填防灭火材料，包括铝酸盐类水泥熟料、硅酸盐水泥熟料、活性含钙物料、促凝剂、生石灰、粉煤灰、锌粉发泡剂、调凝剂、氢氧化铝、分散剂和氢氧化钠，可提高充填体抗压强度、增强充填体临界断裂韧度和稳定性，实现长距离输送、快速充填和防灭火。然而上述材料仍无法较为充分的满足上隅角充填和构建密闭墙所需材料用料少、施工工艺简便快捷、材料轻质不燃、发泡倍数高、抗压强度高、强度衰减小等需求。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术针对上隅角充填和构建密闭墙问题，专利技术了一种新型轻质充填材料，该材料具有轻质不燃、发泡倍数大、强度可调、凝固时间可调、膨胀性和抗压性优良、过水强度无明显衰减、安全环保、价格低廉、对矿井钻场、上隅角充填有显著效果，是一种能有效解决工作面上隅角瓦斯积聚和煤炭自燃的新型轻质充填材料。本专利技术的目的之一在于提供一种矿用轻质充填材料，该材料可以解决无机材料空气泡沫稳定性较差、充填效果不理想以及有机发泡充填材料不阻燃、施工复杂且价格昂贵、推广困难的问题，并且该材料凝固后的充填体密度小、膨胀性好、抗压强度高，可有效针对矿井钻场、工作面上隅角充填。此外，材料具有在矿井钻场、上隅角环境下过水强度无明显衰减以及在构建密闭墙时干燥无收缩的特点。本专利技术的目的之二在于提供一种上述矿用轻质充填材料的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供上述矿用轻质填充材料的应用。为实现上述专利技术目的，具体的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种矿用轻质充填材料，由基料、凝固剂、激发剂、调凝剂、发泡剂以及稳泡剂组成，各组分以质量份计为，基料65～85份，凝固剂10～15份，激发剂1～5份，调凝剂1～10份，发泡剂0.1～1份，稳泡剂0.1～1份。具体的，所述基料为硫铝酸盐水泥，所述固化剂为石膏粉，所述激发剂为氢氧化钙，所述调凝剂为速凝剂与缓凝剂的混合物，所述发泡剂为三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的混合物，所述稳泡剂为硬脂酸钙与羟丙基甲基纤维素的混合物。优选的，发泡剂与稳泡剂的质量比为3:1-1:2，更为优选的，发泡剂与稳泡剂的质量比为2:1。优选的，速凝剂为碳酸钠或硫酸钠，缓凝剂为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠；更为优选，调凝剂中葡萄糖酸钠和碳酸钠的质量比为1:9-9:1，更优选的，葡萄糖酸钠和碳酸钠的质量比为1:2。优选的，石膏粉选自天然石膏粉、生石膏粉或者火力发电厂脱硫石膏粉中的一种或多种。优选的，发泡剂中三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的质量比为5:1-1:1；更优选的，三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的质量比为2:1。优选的，稳泡剂中硬脂酸钙与羟丙基甲基纤维素的质量比为2:1-1:2；更优选的，硬脂酸钙与羟丙基甲基纤维素的质量比为1:1。优选的，一种矿用轻质充填材料，由基料、凝固剂、激发剂、调凝剂、发泡剂以及稳泡剂组成，各组分以质量份计为，基料70-80份，凝固剂12-15份，激发剂2-5份，调凝剂1～10份，发泡剂0.5～1份，稳泡剂0.5～1份。其次，本专利技术公开了一种轻质充填材料的制备方法，所述方法包括：将基料、凝固剂、激发剂、调凝剂、发泡剂和稳泡剂加入干混机中混合均匀得到本专利技术的矿用轻质充填材料。优选的，轻质充填材料的水灰比为0.5-5，更为优选的，轻质充填材料的水灰比为1-2。此外，本专利技术公开了上述矿用轻质填充材料的应用，所述应用包括用于矿井钻场、工作面上隅角充填、封堵漏风通道以及构筑密闭墙。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：(1)本专利技术的材料轻质不燃、膨胀性和抗压性高、过水强度无明显衰减，具有适用性强、可靠性高、现场施工方便快捷、安全环保等特点。(2)本专利技术的材料能够全面提高采空区防灭火水平，提高防灭火技术的可靠性、针对性、有效性，是一种有效解决瓦斯积聚、防治煤炭自燃、可构筑密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用轻质充填材料，由基料、凝固剂、激发剂、调凝剂、发泡剂以及稳泡剂组成，各组分以质量份计为，基料65～85份，凝固剂10～15份，激发剂1～5份，调凝剂1～10份，发泡剂0.1～1份，稳泡剂0.1～1份。

【技术特征摘要】
1.一种矿用轻质充填材料，由基料、凝固剂、激发剂、调凝剂、发泡剂以及稳泡剂组成，各组分以质量份计为，基料65～85份，凝固剂10～15份，激发剂1～5份，调凝剂1～10份，发泡剂0.1～1份，稳泡剂0.1～1份。2.根据权利要求1所述的矿用轻质充填材料，其特征在于，所述基料为硫铝酸盐水泥，所述固化剂为石膏粉，所述激发剂为氢氧化钙，所述调凝剂为速凝剂与缓凝剂的混合物，所述发泡剂为三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的混合物，所述稳泡剂为硬脂酸钙与羟丙基甲基纤维素的混合物。3.根据权利要求2所述的矿用轻质充填材料，其特征在于，发泡剂与稳泡剂的质量比为3:1-1:2；优选的，发泡剂与稳泡剂的质量比为2:1。4.根据权利要求2所述的矿用轻质充填材料，其特征在于，速凝剂为碳酸钠或硫酸钠，缓凝剂为葡萄糖酸钠或柠檬酸；优选，调凝剂中葡萄糖酸钠和碳酸钠的质量比为1:9-9:1，更优选的，葡萄糖酸钠和碳酸钠的质量比为1:2。5.根据权利要求2所述的矿用轻质充填材料，其特征在于，发泡剂中三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的质量比为5:1-1:1；优选的，三萜皂苷与十二烷基硫酸钠的质量比为2:1。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王国军，韩学海，王传琪，王清华，修玲芳，闫甫，张霞，于相坤，张国玉，吕学强，安伯超，刘乐，林羿潇，张盛敏，
申请(专利权)人：山东安实绿色开采技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37