一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用。按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料包括如下组分的原料：粉煤灰50

【技术实现步骤摘要】
一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用


[0001]本专利技术属于煤矸石自燃灭火材料
，具体涉及一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用。

技术介绍

[0002]煤矸石在堆放过程中由于矸石中的煤与硫铁矿氧化时放出热量，热量不能及时散发至周围环境中，在达到临界温度后，加上充分的氧气供应，矸石会进入自燃状态。
[0003]目前常用的防止煤矸石自燃的方法主要有：覆盖法、表面浇灌法和注浆法。采用黄土覆盖法对排放的煤矸石进行覆盖过程中存在的问题：一是取土困难、取土费用高，取土破坏了生态植被；二是所取黄土基本上是沙石，真正的黄土成分很少，因此对煤矸石的覆盖效果较差，不能有效地对矸石进行很好的封闭，由于封闭不严，将来会造成煤矸石漏风，空气进入煤矸石内部，引起煤矸石自燃。
[0004]注浆法是通过隔氧的作用来达到防止煤矸石自燃的目的，目前的注浆灭火技术的材料通常是黄土，结实率低，粘结性差，仍会产生大量的裂隙；而凝胶材料相对较贵，不适合在大范围的高冒区灌注，且胶体防灭火技术由于在胶体形成过程中释放出氨气，污染井下空气，危害工人健康，同时，胶体的强度较低，呈刚性，一旦被破坏就不能恢复，因此在压注完成后，遇矿压会压裂，影响堵漏风效果。故现有的注浆浆液在防止煤矸石自燃时都具有一定的局限性。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用，能够有效第防止煤矸石自燃，且成本较低。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料包括如下组分的原料：
[0009]粉煤灰50
‑
70份、硅钙渣10
‑
20份、脱硫石膏40
‑
50份、电石泥10
‑
20份、水泥5
‑
15份和复合外加剂10
‑
20份。
[0010]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述复合胶凝喷浆材料组分之间满足如下质量比：
[0011]粉煤灰：硅钙渣：脱硫石膏：电石泥：水泥：复合外加剂＝(8
‑
12)：(3
‑
5)：(6
‑
8)：(4
‑
6)：(2
‑
5)：(4
‑
6)。
[0012]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述粉煤灰的粒度在45μm以下；
[0013]优选地，所述硅钙渣的粒度在40μm以下，所述脱硫石膏的粒度为40
‑
60μm；
[0014]再优选地，所述水泥为硫铝酸盐超细水泥，所述硫铝酸盐超细水泥的粒度在35μm
以下。
[0015]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂包括：硅酸钠3
‑
5份、玻璃纤维3
‑
5份和硫酸铝2
‑
4份。
[0016]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述短切玻璃纤维的长度为10
‑
15mm。
[0017]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂还包括3
‑
5份可膨胀骨料；优选地，所述可膨胀骨料为可膨胀石墨。
[0018]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂还包括1
‑
3份表面活性剂；优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
[0019]本专利技术还提出了一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料浆液包括如下组分：
[0020]粉煤灰50
‑
70份、硅钙渣10
‑
20份、脱硫石膏40
‑
50份、电石泥10
‑
20份、水泥5
‑
15份、复合外加剂10
‑
20份和水。
[0021]如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液，作为可选实施例，所述复合胶凝喷浆材料浆液的水灰比为1.7
‑
2。
[0022]本专利技术还提出了一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，将浆液喷注在煤矸石堆的表面，喷浆层厚度为5
‑
10cm，喷浆层固化后，自然养护。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料大部分都是工业废弃物，包括以煤炭为燃料的电厂副产物粉煤灰和脱硫石膏、高铝粉煤灰生产氧化铝的副产品硅钙渣、PVC厂的副产物电石泥、以及复合外加剂，可以实现以废治废的双赢效果，使资源得到循环利用。并且，本申请原料中固体废弃物的加入量较大，水泥和外加剂的加入量较少，则制作成本较低。
[0025]本专利技术复合胶凝喷浆材料中硅钙渣含有较高含量的CaO，与水反应生成的产物Ca(OH)2对煤矸石等起到粘附、包裹、隔氧作用，此外，Ca(OH)2能吸收、中和煤燃烧生成的SO2、SO3、H2S、CO2等酸性气体，生成CaSO3、CaSO4、CaCO3等产物，有一定的固硫作用，同时这些产物对自燃的煤炭形成包裹体，起到防止自燃作用。在不同温度下，硅钙渣中CaO与水反应的浆液还能和粉煤灰、自燃煤矸石中的活性SiO2、Al2O3、Fe2O3等组分不同程度地发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化铝硅酸钙等，这些物质会与煤矸石形成固结体，这些固结体充填了煤矸石堆放的孔隙，降低了透气性，进而对煤矸石的自燃起到预防和阻燃的作用。
[0026]经测试，本专利技术复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的强度，3d抗压强度为1
‑
2MPa，7d抗压强度为2
‑
3MPa，28d抗压强度为7
‑
10MPa，具有较好的护坡作用，可以防止煤煤矸石滑坡，增加煤矸石的稳定性。
[0027]将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
18～
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间不小于4h，融化温度设置为18～20℃，每次冻融循环中试样的融化时间不小于4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度仍不低于28d抗压强度的90％，由此说明，本专利技术复合胶凝喷浆材料浆液固化后
的固化层具有较好的抗风化能力。
[0028]同时，经测试，喷浆固化层具有良好的耐水性，试块软化系数不低于0.9，可以有效防止雨水渗入煤矸石堆中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，其特征在于，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料包括如下组分的原料：粉煤灰50
‑
70份、硅钙渣10
‑
20份、脱硫石膏40
‑
50份、电石泥10
‑
20份、水泥5
‑
15份和复合外加剂10
‑
20份。2.如权利要求1所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，其特征在于，所述复合胶凝喷浆材料组分之间满足如下质量比：粉煤灰：硅钙渣：脱硫石膏：电石泥：水泥：复合外加剂＝(8
‑
12)：(3
‑
5)：(6
‑
8)：(4
‑
6)：(2
‑
5)：(4
‑
6)。3.如权利要求1所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述粉煤灰的粒度在45μm以下；优选地，所述硅钙渣的粒度在40μm以下，所述脱硫石膏的粒度为40
‑
60μm；再优选地，所述水泥为硫铝酸盐超细水泥，所述硫铝酸盐超细水泥的粒度在35μm以下。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，其特征在于，按照质量份数计，所述复合外加剂包括：硅酸钠3
‑
5份、玻璃纤维3
‑
5份和硫酸铝2
‑
4份。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绪萍，任晓鹏，张宽，袁治国，高和平，董红娟，孟克林，刘艳青，徐荣斌，王峰，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学国家能源集团煤焦化有限责任公司，
类型：发明
国别省市：