一种用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料制造技术

本发明专利技术一种用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，便于在煤矿巷道就地取料配置，直接在矿井下就地取材，由水泥、砂子、煤矸石、水和速凝剂组成，水泥：砂子：煤矸石重量比为1：0～2：0～4，可通过调节各组分比例和煤矸石粒径级配以满足煤矿巷道支护性能的要求。用于煤矿井下巷道的喷浆支护，其强度高、回弹率低，不仅可以减少煤矸石的排放量，而且可以通过替代石子骨料来降低支护成本，具有重要的经济和工程价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料
本专利技术适用于一种喷浆材料，尤其适用于一种矿巷道喷浆支护使用的用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料。
技术介绍
环境与效益始终是一个煤炭企业追求而又不断平衡的目标，煤矿开发产生的煤矸石，已经成为我国工业固体废物中重要的组成部分，占我国工业固体废物堆积量的85％以上，并且还以2～3亿吨的速度逐年增长。煤矸石一般都是排放到地面暴露在大气中，由于其中含有许多有害元素，经自然风化、雨水淋溶后，其中的有害成分很容易进入土壤和水体，造成矿区周围土体、地表水及地下水的污染。解决井下煤炭高强度开采过程中遇到的巷道锚喷支护控制围岩变形，隔离注浆防漏风，注浆充填岩层移动控制等一系列问题都需要消耗大量的喷浆材料，巷道喷浆材料考虑采用常用水泥、细沙、石子、速凝剂等材料，巷道喷浆回弹率按40％计算，每千米巷道喷浆消耗量在3000～4000吨左右。其消耗量将非常巨大，且具有逐年增长的趋势。如何解决煤矿井下浆体材料消耗量大，煤矿井下浆体材料经济成本高，喷浆材料性能效果不理想和煤矸石排放带来的十分突出的社会与环境问题，已成为制约我国煤矿安全、绿色开采过程中面临的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术的不足之处，提供一种配方简单，稳定性好的用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料。为实现上述技术目的，本专利技术的用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，便于在煤矿巷道就地取料配置，包括水泥、砂子、煤矸石和速凝剂，其重量份数为水泥1份、砂子0～2份、煤矸石2～4份，速凝剂为水泥重量的4％，砂的质量占砂、矸石总质量的百分率控制在0～50％内。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述砂子细度模数大于2.5；所述煤矸石最大粒径不得超过输送管道最小断面的1/5～1/3，且不超过喷射厚度的1/3。有益效果：本专利技术基于煤矿井下矸石浆体制备技术，实现矸石不升井，将井下掘进矸石、洗选矸石用于喷浆材料。以矸石为粗骨料的喷浆材料的制备技术和工艺与传统以石子等为骨料的喷浆材料对比，有以下优势：无需将矸石运出井下，消除排放矸石的环境污染；配比简单节省了大量材料成本；简化了喷浆材料的运输系统。为基于煤矿井下矸石浆体制备技术的研发奠定基础，通过工业试验，进而推广到全国其他矿区，具有重要的经济和工程价值。具体实施方式下面结合本申请的实施例做进一步说明：本专利技术的用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，便于在煤矿巷道就地取料配置，直接在矿井下就地取材，利用煤矸石和水，配上水泥、砂子和速凝剂组成。水泥、砂子、煤矸石和速凝剂之间的重量份数为水泥1份、砂子0～2份、煤矸石2～4份，速凝剂为水泥重量的4％，砂的质量占砂、矸石总质量的百分率控制在0～50％内。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述砂子细度模数大于2.5；所述的所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂，所述煤矸石最大粒径不得超过输送管道最小断面的1/5～1/3，且不超过喷射厚度的1/3。煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石。表1为3个组分原料方案：表1方案水泥/kg煤矸石/kg砂子/kg速凝剂/kg11.14.40.00.04424.0414.142.020.161731.13.31.10.044将上述各方案原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度和抗拉强度如表2所示。表2方案抗压强度/MPa抗拉强度/MPa110.5821.525211.6421.288312.7961.308实施例1：一种用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料，由下列重量的原料组成：水泥1.1kg、煤矸石4.4kg、速凝剂0.044kg。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述的煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石，其中：0～2mm粒径的重量为1.32kg、2～5mm粒径的重量为0.96kg、5～10mm粒径的重量为1.17kg、10～15mm粒径的重量为0.95kg；所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂。将上述原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度为11.796MPa。所制成的试件的抗拉强度为1.171MPa实施例2：一种用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料，由下列重量的原料组成：水泥4.04kg、煤矸石14.14kg、砂子2.02kg、速凝剂0.1617kg。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述的煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石，其中：2～5mm粒径的重量为14.14kg；所述砂子细度模数大于2.5；所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂。将上述原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度为11.642MPa。所制成的试件的抗拉强度为1.288MPa。实施例3：一种用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料，由下列重量的原料组成：水泥1.1kg、煤矸石3.3kg、砂子1.1kg、速凝剂0.044kg。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述的煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石，其中：0～2mm粒径的重量为1.59kg、2～5mm粒径的重量为1.71kg；所述砂子细度模数大于2.5；所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂。将上述原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度为12.796MPa。所制成的试件的抗拉强度为1.308MPa。实施例4：一种用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料，由下列重量的原料组成：水泥1.1kg、煤矸石3.3kg、砂子1.1kg、速凝剂0.044kg。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述的煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石，其中：0～2mm粒径的重量为1.2kg、2～5mm粒径的重量为0.7kg、5～10mm粒径的重量为0.79kg、10～15mm粒径的重量为0.61kg；所述砂子细度模数大于2.5；所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂。将上述原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度为11.304MPa。所制成的试件的抗拉强度为1.195MPa实施例5：一种用于煤矿巷道支护的矸石基喷浆材料，由下列重量的原料组成：水泥2.2kg、煤矸石2.2kg、速凝剂0.044kg。所述水泥为强度不低于32.5的普通硅酸盐水泥；所述的煤矸石为开滦集团唐山矿的洗选矸石，其中：2～5mm粒径的重量为2.2kg；所述速凝剂为灰霸牌混凝土速凝剂。将上述原料加水混合制成70*70cm的立方体试块和50*50cm圆柱体试块，对所制成的试块进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。所制成的试件的抗压强度为9.520MPa。所制成的试件的抗拉强度为1.511MPa通过对传统以石子为骨料的浆体材料进行单轴抗压强度试验、劈裂试验。得到以石子等为骨料的浆体材料试件的抗压强度为11.23Mpa，抗拉强度为0.7896Mpa。规定在矸石浆体材料中，若本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，便于在煤矿巷道就地取料配置，其特征在于：它包括水泥、砂子、煤矸石和速凝剂，其重量份数为水泥1份、砂子0~2份、煤矸石2~4份，速凝剂为水泥重量的4%，砂的质量占砂、矸石总质量的百分率控制在0~50%内。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，便于在煤矿巷道就地取料配置，其特征在于：它包括水泥、砂子、煤矸石和速凝剂，其重量份数为水泥1份、砂子0~2份、煤矸石2~4份，速凝剂为水泥重量的4%，砂的质量占砂、矸石总质量的百分率控制在0~50%内。2.根据权利要求1所述的用于煤矿巷道喷浆支护的矸石基喷浆材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨峰，郭帅，裴玉龙，黄鹏，肖猛，付志鹏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32