一种用于矿山充填开采的膏体充填材料制造技术

本发明专利技术公开了一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，包括固料和水，所述充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；所述固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，所述充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，所述炉渣占所述固料重量的54.3％～73.7％。本发明专利技术提供的膏体充填材料不但能够规模化处理电厂废弃物，避免占地和环境污染问题，而且还能够为电厂附近煤矿充填开采提供足量的充填材料，进而为矿区和电厂环境治理提供有利技术措施。

A paste filling material for mine filling

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿山充填开采的膏体充填材料
本专利技术属于矿山充填开采和工业固体废弃物处理领域，具体涉及一种用于矿山充填开采的膏体充填材料。
技术介绍
火力发电厂作为中国能源工业的主体，每年排放的粉煤灰与炉渣(锅炉底部的沉渣)等固体废弃物超出4×107t，是重要的污染源。目前对火电厂固体废弃物处理主要采用填埋和堆放方式，占地面积大，环境压力大，处理成本高，浪费严重，资源化利用仅占30％左右。另一方面，我国煤炭开采引发的地表塌陷、水土流失等问题日益严重，研究数据表明我国现有23个省(市区)、151个县分布有采煤沉陷区，采煤沉陷区面积达20000km2，部分资源型城市塌陷面积超过了城市总面积的10％，严重影响了矿区群众生产生活、经济发展和社会稳定，已成为影响国计民生的突出问题。同时，各矿区均存在大量的“三下”(建筑物下、水体下和铁路下)压煤，常规方法无法开采，极大地浪费煤炭资源。其中，充填开采是随着采煤工作面的推进，及时向采空区送入沙石、矸石、膏体等充填材料，支撑顶板以减轻覆岩破坏和地表沉降的技术，目前已发展地较为成熟。推行煤矿充填开采技术，有利于有效控制地质沉陷，有利于提高煤矿生产安全度，可回收“三下”压煤，有利于提高煤炭的采出率，有利于生态环境保护，也有利于改善地企关系，建设和谐社会。然而，许多矿区由于附近充填材料不足，而远距离运输成本过高，导致不能应用充填开采技术。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种用于矿山充填开采的膏体充填材料。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，包括固料和水，所述充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；所述固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，所述充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，所述炉渣占所述固料重量的54.3％～73.7％。进一步的，所述炉渣由如下化学成分按重量百分比组成：SiO232.6％～37.1％，Al2O311.3％～15.4％，Fe2O34.6％～8.1％，Ca0.3％～2.5％，K2O0.4％～1.3％。进一步的，所述炉渣的含水率为0.34％～0.46％，表观密度为2.62～2.66g/cm3，堆积密度为1.55～1.56g/cm3。进一步的，所述炉渣的天然粒径组成为：>10mm占2.9％～3.05％，5～10mm占16.18％～16.43％，2～5mm占25.06％～28.78％，1～2mm占12.35％～13.07％，0.5～1mm占15.12％～15.75％，0.25～0.5mm占10.81％～10.86％，0.1～0.25mm占9.53％～10.53％，0.05～0.1mm占0.17％～1.96％，0.01～0.05mm占1.73％～2.25％，0.005～0.01mm占0.1％～0.12％，<0.005mm占2.22％～2.62％。进一步的，所述粉煤灰由如下化学成分按重量百分比组成：SiO219.8％～26.3％，Al2O311.2％～16.3％，Fe2O35.4％～8.9％，CaO0.9％～2.1％，K2O0.7％～2.4％。进一步的，所述粉煤灰的含水率为13.155％～16.763％，表观密度为2.57～2.59g/cm3，堆积密度为0.57～0.58g/cm3。进一步的，所述粉煤灰的粒径组成为：0.5～1mm占0.4％，0.1～0.5mm占0.13％～0.17％，0.1～0.25mm占2.51％～2.55％，0.05～0.1mm占26.58％～27.03％，0.01～0.05mm占61.07％～61.45％，0.005～0.01mm占0，<0.005mm占9.21％。进一步的，所述水泥为325#硅酸盐水泥。进一步的，所述添加剂为速凝剂。进一步的，所述速凝剂由铝氧熟料、碳酸钠、生石灰按质量1：1：0.5的比例配制。本专利技术提供的一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，通过将炉渣作为膏体充填材料的骨料，且制备出的膏体充填材料的坍落度为200～240mm，在一般充填泵加压输送条件下，水平输送距离可达5000m，能实现远距离输送；28d单轴抗压强度可达3～5MPa，泌水率不超过1％，能够完全满足矿山膏体充填开采要求。总之，本专利技术提供的膏体充填材料不但能够规模化处理电厂废弃物，避免占地和环境污染问题，而且还能够为电厂附近煤矿充填开采提供足量的充填材料，进而为矿区和电厂环境治理提供有利技术措施。附图说明图1为本专利技术实施例提供的对膏体充填材料的坍落度测试的分析示意图；图2为本专利技术实施例提供的不同龄期的膏体充填材料的单轴抗压强度变化图。图3为本专利技术实施例提供的不同炉渣掺量与膏体充填材料的单轴抗压强度关系曲线。图4本专利技术实施例提供的不同粒径级配炉渣与膏体充填材料的单轴抗压强度关系曲线。图5本专利技术实施例提供的粉煤灰掺量与膏体充填材料的单轴抗压强度关系曲线。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步详细的描述。本专利技术提供的一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，包括固料和水，充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，炉渣占固料重量的54.3％～73.7％。其中，炉渣是从锅炉燃烧室底部收集而得的电厂炉渣，粉煤灰是从电厂除尘器收集获得的细微颗粒，分别对电厂炉渣和粉煤灰取样，进行主要指标分析。主要物理指标测定通过对取样的电厂炉渣试验测得：炉渣由如下化学成分按重量百分比组成：SiO232.6％～37.1％，Al2O311.3％～15.4％，Fe2O34.6％～8.1％，CaO0.3％～2.5％，K2O0.4％～1.3％。本专利技术所用的炉渣是燃煤经锅炉燃烧后从下部排出的煤渣。由于，电厂燃煤锅炉的燃烧温度大于1200℃，因此，炉渣在高温熔融状态下经过水淬处理后含较多的玻璃体，其火山灰活性较高，又由于炉渣的化学成分是决定其品质的重要方面，也是影响膏体质量的重要因素。经过对比，目前矿山应用的膏体骨料化学成分与炉渣具有明显差异，这种差异使得炉渣与其他类型骨料在膏体充填材料中与其他组份产生的胶结体结构形式不同，导致实现相同性能所需要的配比具有明显差别。炉渣的含水率为0.34％～0.46％，表观密度为2.62～2.66g/cm3，堆积密度为1.55～1.56g/cm3。通过对炉渣进行粒径筛析，其试验结果可知：炉渣的天然粒径组成为：>10mm占2.9％～3.05％，5～10mm占16.18％～16.43％，2～5mm占25.06％～28.78％，1～2mm占12.35％～13.07％，0.5～1mm占1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，其特征在于，包括固料和水，所述充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；所述固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，所述充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，所述炉渣占所述固料重量的54.3％～73.7％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，其特征在于，包括固料和水，所述充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；所述固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，所述充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，所述炉渣占所述固料重量的54.3％～73.7％。


2.根据权利要求1所述的一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，其特征在于，所述炉渣由如下化学成分按重量百分比组成：SiO232.6％～37.1％，Al2O311.3％～15.4％，Fe2O34.6％～8.1％，CaO0.3％～2.5％，K2O0.4％～1.3％。


3.根据权利要求1所述的一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，其特征在于，所述炉渣的含水率为0.34％～0.46％，表观密度为2.62～2.66g/cm3，堆积密度为1.55～1.56g/cm3。


4.根据权利要求1所述的一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，其特征在于，所述炉渣的天然粒径组成为：>10mm占2.9％～3.05％，5～10mm占16.18％～16.43％，2～5mm占25.06％～28.78％，1～2mm占12.35％～13.07％，0.5～1mm占15.12％～15.75％，0.25～0.5mm占10.81％～10.86％，0.1～0.25mm占9.53％～10.53％，0.05～0.1mm占0.17％～1.96％，0.01～0.05mm占1.73％～2.25％，0.005～0.01m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏亮，徐刚，崔锋，王浩宇，范志忠，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11