用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法技术

本申请涉及工业固废处理技术领域，具体而言，涉及一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法。用于制备充填材料的组合物包括集料、胶凝材料以及外加剂；集料包括煤矸石；胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰；外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂；第一外加剂包括聚羧酸减水剂；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。煤矸石作为充填材料的骨料，水泥作为化学激发剂以提高粉煤灰和气化渣的胶结性能，第一外加剂和第二外加剂协同提高充填材料在泵注时的泵注效果以及提高充填材料在固化后的抗压强度。填材料在固化后的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法


[0001]本申请涉及工业固废处理
，具体而言，涉及一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法。

技术介绍

[0002]煤矸石是煤矿在开采过程中所产生的煤基固废，煤矸石产量约占所采煤矿总量的10
‑
25％。煤矸石会对环境造成很严重的污染，然而煤矸石这类煤基固体废弃物的资源化利用是解决这一问题的重要途径。
[0003]目前，消耗煤矸石的主要领域为发电、筑路、化工等领域。但煤矸石的年使用率也仅仅在60％左右。现已有研究表明，采用煤基固废为主来制造低成本充填材料是有可行性的，通过对煤基固废的资源化利用，不但可以减少对天然资源的开采，还可以减少煤基固废排放、改善生态环。
[0004]但是，现有的采用煤基固废制造的充填材料通常是需要经过烧结等步骤制备，污染和耗能较大，同时抗压强度和泵送性能不佳，无法满足施工对充填材料的要求。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例的目的在于提供一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法，其旨在改善现有的采用煤基固废制备的充填材料的抗压强度和泵送性能不佳的问题。
[0006]本申请第一方面提供一种用于制备充填材料的组合物，包括集料、胶凝材料以及外加剂。
[0007]集料包括煤矸石。
[0008]胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰。
[0009]外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂；第一外加剂包括聚羧酸减水剂；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。
[0010]本申请通过将煤矸石作为集料，水泥、气化渣以及粉煤灰作为胶凝材料，并添加外加剂作为用于制备充填材料的组合物。煤矸石作为充填材料的骨料，不仅可以提供充填材料的基础强度，也可以减小胶凝材料在凝结硬化过程中所引起的体积变化。水泥作为化学激剂以提高粉煤灰和气化渣的胶结性能，无需经过烧结步骤，无污染且低耗能。第一外加剂包括聚羧酸减水剂，可以提高充填材料在固化后的抗压强度；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种，可以弥补聚羧酸减水剂的对含泥量敏感性和高粘度缺点；采用本申请提供的用于制备充填材料的组合物以及水制备充填材料时，第一外加剂和第二外加剂协同提高充填材料在泵注时的泵注效果以及提高充填材料在固化后的抗压强度，以满足施工对充填材料的要求，成本低且操作简单。
[0011]本申请第二方面提供一种充填材料的制备方法，包括采用水以及上述第一方面提
供的用于制备充填材料的组合物制备充填材料。
[0012]将外加剂、胶凝材料以及水混合搅拌，再加入集料混合搅拌。
[0013]先将外加剂、胶凝材料以及水混合搅拌，后加入集料，可以避免集料吸收大量水分，进而使得胶凝材料充分吸收水分以很好地进行水化过程，提高充填材料在泵注时的流动性；通过上述制备方法得到的充填材料在泵注时具有较佳的泵注效果，在固化后具有较佳的抗压强度。
[0014]本申请第三方面提供一种充填矿井的方法，包括将采用上述第二方面提供的制备方法制得的充填材料送至矿井内，进行充填作业。
[0015]将采用上述第二方面提供的制备方法制得的充填材料送至矿井内，进行充填作业，由于充填材料在泵注时具有较好的泵注效果且在固化后具有较好的抗压强度，可以满足矿井充填施工对充填材料的要求。
具体实施方式
[0016]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0017]下面对本申请实施例提供的一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法进行具体说明。
[0018]需要说明的是，本申请的充填材料用于对矿井或局部塌陷的裂缝等进行充填。
[0019]本申请提供一种用于制备充填材料的组合物，其包括集料、胶凝材料以及外加剂。集料包括煤矸石。胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰。外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂。第一外加剂包括聚羧酸减水剂；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。
[0020]煤矸石作为充填材料的骨料，不仅可以提供充填材料的基础强度，使得充填材料具有一定的承载力；也可以减小胶凝材料在凝结硬化过程中所引起的体积变化。同时，煤矸石作为对环境污染大的煤基固废，采用煤矸石作为集料可以实现减少煤基固废排放、改善生态环境。
[0021]水泥作为化学激发剂能够提高粉煤灰和气化渣的胶结活性，从而形成具有三维网络结构的高聚态凝胶，即硅铝基的地质聚合物胶结体系，进而很好地将煤矸石集料粘结在一起；无需经过烧结步骤获得胶结活性，无污染且低耗能。同时，气化渣和粉煤灰均是煤电固废，可以实现对煤电固废的资源高效利用。
[0022]经专利技术人研究发现，在用于制备充填材料的组合物中添加第一外加剂，第一外加剂包括聚羧酸减水剂，可以显著提高充填材料在固化后的抗压强度。但是，由于聚羧酸减水剂对含泥量特别敏感，会造成流动性不佳的后果；同时，加入聚羧酸减水剂后的充填材料依旧存在高粘度的缺点，致使充填材料的流动性低、泵注效果不佳，从而无法满足施工对充填材料的要求。
[0023]专利技术人在实验中偶然发现，采用第二外加剂与第一外加剂复配作为外加剂，第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种，可以弥补
聚羧酸减水剂的对含泥量敏感性和高粘度缺点；采用本申请提供的用于制备充填材料的组合物以及水制备充填材料时，第二外加剂可以提高填材料在泵注时的泵注效果，同时第一外加剂和第二外加剂协同进一步提高充填材料在固化后的抗压强度，以满足施工对充填材料的要求，成本低且操作简单。
[0024]在本实施例中，用于制备充填材料的组合物中的集料、胶凝材料以及外加剂的质量比为(30
‑
60)：(25
‑
59)：(0.03
‑
1)。
[0025]作为示例性地，用于制备充填材料的组合物中的集料、胶凝材料以及外加剂的质量比可以为30：59：1以及44.95：42：0.05等等。
[0026]在上述配比下，可以使得充填材料具有可泵性好，凝结强度较佳的效果。若集料占比过多，会造成后期固化后的抗压强度不理想。
[0027]进一步地，用于制备充填材料的组合物中的集料、胶凝材料以及外加剂的质量比为44.95：42：0.05，能够进一步提高充填材料在泵注时的泵注效果以及提高充填材料在固化后的抗压强度。
[0028]当煤矸石作为充填材料(例如矿井充填材料)的集料时，其粒径分布为影响充填材料的工作性能的重要因素。由于煤矸石原材料一般呈块状、粒径较大，导致无法作为充填材料，因此煤矸石需经过破碎处理。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备充填材料的组合物，其特征在于，包括集料、胶凝材料以及外加剂；所述集料包括煤矸石；所述胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰；所述外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂；所述第一外加剂包括聚羧酸减水剂；所述第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。2.根据权利要求1所述的用于制备充填材料的组合物，其特征在于，所述集料、所述胶凝材料以及所述外加剂的质量比为(30
‑
60)：(25
‑
59)：(0.03
‑
1)；可选地，所述集料、所述胶凝材料以及所述外加剂的质量比为44.95：42：0.05。3.根据权利要求2所述的用于制备充填材料的组合物，其特征在于，所述外加剂包括质量百分数为40
‑
70％的第一外加剂以及质量百分数为30
‑
60％的第二外加剂；所述第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂；可选地，所述第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂，所述第一外加剂与所述第二外加剂的质量比为1：1。4.根据权利要求2所述的用于制备充填材料的组合物，其特征在于，所述外加剂包括质量百分数为50
‑
80％的第一外加剂以及质量百分数为20
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50％的第二外加剂；所述第二外加剂包括可分散乳胶粉；可选地，所述第二外加剂包括可分散乳胶粉，所述第一外加剂以及所述第二外加剂的质量比为2：1。5.根据权利要求2所述的用于制备充填材料的组合物，其特征在于，所述外加剂包括质量百分数为2
‑
10％的第一外加剂以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立安，
申请(专利权)人：于立安，
类型：发明
国别省市：