一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料制造技术

一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，属于井巷支护用混凝土材料。该混凝土材料以煤矿洗选煤厂的水泥、粉煤灰、洗矸、洗砂为骨料，以速凝剂、减水剂为添加剂；具体为胶凝材料∶洗砂∶洗矸为1∶2∶2，再掺入3％的速凝剂和1％的减水剂；胶凝材料由水泥和粉煤灰混合制成，粉煤灰内掺，占水泥重量的30％，达到井巷喷射强度等级C20。该混凝土材料应用于煤矿井巷支护不仅降低了支护成本，提高矿井效益，也是对洗选矸石和粉煤灰的资源化再利用，是煤炭行业减少污染、践行生态文明与绿色开采的重要举措。

A tunnel shotcrete material for washing gangue sand as aggregate

A tunnel shotcrete material for washing gangue sand as aggregate is a concrete material for roadway support. The concrete material takes the cement, fly ash, gangue washing and sand washing as the aggregate of coal mine, and the accelerator and water reducing agent as additives. The concrete is the cementitious material: sand washing: 1: 2: 2, then 3% speed coagulant and 1% water reducing agent; the cementitious material is made of cement and fly ash, and the fly ash is added into it. The weight of cement is 30%, which reaches C20 of the tunnel injection intensity. The application of the concrete to the coal mine shaft support not only reduces the cost of support, improves the efficiency of the mine, but also reuses the coal waste and fly ash. It is an important measure to reduce pollution and practice ecological civilization and green mining in the coal industry.

【技术实现步骤摘要】
一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料
本专利技术涉及一种井巷支护用混凝土材料，尤其是一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料。
技术介绍
目前我国煤矸石量已堆积高达50亿吨以上，并且每年仍以3亿吨速度持续增加。煤矸石的大量堆存不仅浪费土地资源，还会发生自燃、雨淋、泥化等情况，对环境产生严重危害。粉煤灰是电厂燃煤后排出的主要固体废物。近年来，随着电力工业的快速发展，粉煤灰排量逐年增加，已成为我国当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰的堆积，不仅会产生扬尘，污染大气；并且排入水系中易造成河流淤塞，破坏生态环境。混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。一般生产井巷喷射混凝土采用的配比中，水泥和碎石、河砂用量过高造成生产成本过高，或者水泥和碎石、河砂用量过少造成混泥土的抗渗性和抗压性达不到要求。从资源属性分析，矸石和粉煤灰又是一种宝贵的二次资源，洗选矸石是在洗煤过程中选出来的固体废弃物，按粒径大小分为洗矸和洗砂，如何将洗矸、洗砂材料应用至混凝土中，实现巷道的良好支护是解锁煤矿废弃固废资源化再利用的有效途径，研究一种用洗矸或洗砂为骨料的混凝土对提高煤矿的经济效益具有重要意义。
技术实现思路
技术问题∶本专利技术的目的是要提供一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，解决目前对于以水泥和碎石、河砂为骨料的井巷喷射混凝土费用昂贵、环保节能达不到要求的问题。技术方案∶本专利技术的目的是这样实现的，该混凝土材料为胶凝材料∶洗砂∶洗矸＝1∶2∶2，再掺入3％的速凝剂和1％的减水剂。所述胶凝材料由水泥和粉煤灰混合制成，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰内掺，占水泥重量的30％。所述速凝剂为TX型速凝剂，掺速凝剂净浆初凝时间小于3min，终凝时间小于8min；硬化砂浆1天抗压强度大于7.0MPa，28天抗压强度比大于78％；减水剂为RY聚羧酸系列减水剂，减水率不小于26％，3天抗压强度比不小于175％，7天抗压强度比不小于153％，28天抗压强度比不小于129％。所述洗砂为粒径小于5mm的矸石，含泥量小于5％，含泥块量小于2％；洗矸为粒径5～10mm的矸石，含泥量小于2％，含泥块量小于0.7％；所述的矸石为砂岩。所述混凝土达到井巷喷射强度等级C20。有益效果：本专利技术的井巷喷射混凝土材料，用洗矸或洗砂取代石子或河砂，作为混凝土粗骨料、细骨料，达到环保节能和降低成本的目的，提高矿井效益，也是对洗选矸石和粉煤灰的资源化再利用，是煤炭行业减少污染、践行生态文明与绿色开采的重要举措。优点：该专利技术具有简单易行，成本低，广泛的现场实用性。具体实施方式该混凝土材料为胶凝材料∶洗砂∶洗矸＝1∶2∶2，再掺入3％的速凝剂和1％的减水剂。所述胶凝材料由水泥和粉煤灰混合制成，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰内掺，占水泥重量的30％。所述速凝剂为TX型速凝剂，掺速凝剂净浆初凝时间小于3min，终凝时间小于8min；硬化砂浆1天抗压强度大于7.0MPa，28天抗压强度比大于78％，符合JC477-2005标准受检项目的规定。减水剂为RY聚羧酸系列减水剂，减水率不小于26％，3天抗压强度比不小于175％，7天抗压强度比不小于153％，28天抗压强度比不小于129％，符合GB8076-2008标准受检项目的规定。所述洗砂为粒径小于5mm的矸石，含泥量小于5％，含泥块量小于2％；洗矸为粒径5～10mm的矸石，含泥量小于2％，含泥块量小于0.7％；所述的矸石为砂岩。所述混凝土达到井巷喷射强度等级C20。下面结合一个实施例对本专利技术作进一步的描述：实施例1：以翟镇煤矿为工业试验场地，共计设计24种不同的配合比，并进行了试配，每种配合比成型9个试块，每3块为一组，合计3组，分别进行龄期为3天、7天、28天混凝土立方体抗压强检验，自试块成型开始，放置在标准养护箱内进行养护∶温度19.5-20.5℃，相对湿度95％以上。强度是否满足要求，最终以28天混凝土立方体抗压强值为准。具体过程如下∶(1)原材料选取及测试选取水泥、河砂、碎石、洗砂、洗矸、速凝剂、减水剂和粉煤灰作为实验配比原材料并进行指标检测。(2)实验配比设计及强度测试根据所选的八种原材料，选取其中的若干种按不同的比例设计24种实验配合比，并根据各配比的强度、和易性、成本进行初步筛选，而后进行工业性试验确定最终配比。测试结果详见表1。表1各配合比强度测试情况表(3)筛选优化a.养护28天强度筛选通过对以上24种配合比的检验结果，能够满足28天抗压强度要求的配合比设计有21组，有3组不满足要求，编号是∶第9、21、23配合比。b.和易性筛选第21、22号配合比虽满足28天抗压强度，但混凝土拌合物的和易性不好，不能满足工作性。c.水泥用量筛选第14、15、16、18、20、24配合比，由于水泥用量较大，增大成本、硬化收缩量大且在硬化过程中产生较大的水化热，产生裂纹，降低混凝土的强度、耐久性、抗渗性、抗冻性等。d.组份筛选第1、2、3、4配合比虽满足28天抗压强度要求，但用的粗细骨料为石子、砂，均没有取代的；17、19部分取代，水泥用量相对较大；成本较高。综上所述，满足和易性、强度、成本要求的配合比共计10种，编号依次为第5、6、7、8、10、11、12、13的配合比设计。e.5、6、7、8方案比较5、6、7、8组为洗矸洗砂部分取代，本着使用的外加剂少的原则，通过强度比较，满足要求配合比方案为7。f.10、11、12、13方案比较10号配合比28天的抗压强度较高，达到29.4MPa，现场质量好控制；11号配合比掺用了粉煤灰，可以代替部分水泥，降低了成本，能明显改善混凝土拌合物的和易性，减少水化热，提高硬化混凝土的耐久性；上述配合比采用的粗细骨料为选厂洗矸和洗砂，能有效的降低成本，达到环保节能的作用。所以选取带RY聚羧酸系列高效减水剂的配合比推荐2种，10号、11号。(4)选取第7、10、11的配合比进行工业性试验a.原配比∶水泥∶砂∶石子＝1∶2∶2，掺入3％速凝剂。每平方米喷浆厚度按150mm计算，则每平方米需∶水泥67.5kg、速凝剂2.025kg、砂0.088m3、石子0.093m3，材料单价依次为水泥0.508元/kg、速凝剂1.594元/kg、砂115.94元/m3、石子109.65元/m3，合计支护材料成本57.92元/m2。b.7号配比∶水泥∶洗砂∶石子＝1∶2∶2(3％速凝剂)于爆炸物品库回风道试验，按每平方米喷浆厚度按150mm计算，则每平方米需∶水泥67.5kg、速凝剂2.025kg、石子0.093m3，材料单价依次为水泥0.508元/kg、速凝剂1.594元/kg、石子109.65元/m3，合计支护材料成本47.72元/m2。c.10号配比∶水泥∶洗砂∶洗矸＝1∶2∶2，掺入3％速凝剂和1％的减水剂液体。于三采四层轨运大巷试验，按每平方米喷浆厚度按150mm计算，则每平方米需∶水泥67.5kg、速凝剂2.025kg、减水剂0.675kg，材料单价依次为水泥0.508元/kg、速凝剂1.594元/kg、减水剂10.084元/kg，合计支护材料成本44.32元/m2。d.11号配比∶胶凝材料∶洗砂∶洗矸＝1∶2∶2，(3％速凝剂和1％的减水剂液体)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，其特征在于：该混凝土材料为胶凝材料：洗砂∶洗矸=1∶2∶2，掺入3%的速凝剂和1%的减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，其特征在于：该混凝土材料为胶凝材料：洗砂∶洗矸=1∶2∶2，掺入3%的速凝剂和1%的减水剂。2.根据权利1要求所述一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，其特征在于：所述胶凝材料由水泥和粉煤灰混合制成，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰内掺，占水泥重量的30%。3.根据权利1要求所述一种洗矸洗砂为骨料的井巷喷射混凝土材料，其特征在于：所述速凝剂为TX型速凝剂，掺速凝剂净浆初凝时间小于3min，终凝时间小于8min；硬化砂浆1天抗压强度大于7.0MPa，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：公建祥，郑永胜，张吉雄，闫明晨，曹淑良，卢鑫，单传杰，张强，齐文跃，武中亚，郭汉青，王伟，李善飞，赵庆东，
申请(专利权)人：新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37