一种新型膨胀充填材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型膨胀充填材料及制备方法，新型膨胀充填材料由以下主要成份组成：胶凝材料、矿山尾砂、膨胀剂和稳定剂，所述新型膨胀充填材料具体各成分含量以及质量比为：矿渣325#水泥6.71％～13.65％、矿山尾砂50.09％～54.58％、充填用水26.84％～33.42％、膨胀剂6.38％～9.64％、稳定剂2.16％～3.25％，所述稳定剂优选为甲基纤维素醚，所述胶凝材料优选普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的一种或一种以上。本发明专利技术的有益效果是：该新型膨胀充填材料及制备方法，本发明专利技术的新型膨胀充填材料强度变化较小、长期充填不会发生体积失稳现象，本发明专利技术充填相同体积采空区，新型膨胀充填材料所需胶凝材料较少，充填成本降低。充填成本降低。

【技术实现步骤摘要】
一种新型膨胀充填材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及采矿工程
，具体为一种新型膨胀充填材料及制备方法。

技术介绍

[0002]充填采矿法是指矿山开采过程中，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区以达到地压管理、控制围岩崩落和地表移动目的的采矿方法，无废开采是采矿发展的必然趋势，随着现有探明的矿产资源的不断消耗，采矿逐渐向着深部发展，综合考虑地温、地压、岩爆等因素的影响，充填采矿法在我国的应用范围还将不断扩大，充填采矿法利用人工形成的充填体进行地压管理，控制围岩崩落和防止地表下沉，能够缓解地下开采所面临的诸多问题，然而，由于传统不同浓度的充填料浆充填到采空区后均存在沉降现象，从而导致充填不接顶的现象，造成顶板大面积悬空，回采作业的安全将难以保证，给矿山安全生产带来了隐患，因此，在充填法中，充填接顶是一项主要的安全技术措施，充填接顶的好坏在很大程度上关系到这种采矿方法使用的成败，应采用多种措施，确保充填接顶，尽可能提高接顶率。
[0003]目前，针对矿山的具体情况在实施充填接顶时主要有人工接顶、强制接顶、选择合适的料浆浓度、改进充填工艺、加压泵送充填料、改变空顶形状等技术措施，但以上措施均属于被动接顶，存在工艺繁杂、工人劳动工作量大、充填成本高、接顶率达不到预期效果等问题。
[0004]所以需要针对上述问题设计一种新型膨胀充填材料及制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型膨胀充填材料及制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型膨胀充填材料及制备方法，新型膨胀充填材料由以下主要成份组成：胶凝材料、矿山尾砂、膨胀剂和稳定剂，所述新型膨胀充填材料具体各成分含量以及质量比为：矿渣325#水泥6.71％～13.65％、矿山尾砂50.09％～54.58％、充填用水26.84％～33.42％、膨胀剂6.38％～9.64％、稳定剂2.16％～3.25％。
[0007]进一步的，所述膨胀剂为静态破碎剂，根据不同温度需求分为Ⅱ型或Ⅲ型。
[0008]进一步的，所述稳定剂优选为甲基纤维素醚。
[0009]进一步的，所述胶凝材料优选普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的一种或一种以上。
[0010]进一步的，所述添加膨胀剂时，在满足经济合理、充填体强度变化较小的条件下，可根据所需膨胀率大小的需求调节其添加量。
[0011]进一步的，所述6.38％～9.64％的膨胀剂添加量可以使充填浓度67％～73％的新型充填材料可以产生1.20％～16.70％的膨胀率。
[0012]进一步的，所述新型膨胀充填材料的制备方法包括以下步骤：a、分类称量；b、搅拌混合；c、输料使用。
[0013]进一步的，所述a、分类称量的具体步骤为：首先根据上述的配方比例对矿渣325#水泥、矿山尾砂、充填用水、膨胀剂和稳定剂进行称量。
[0014]进一步的，所述b、搅拌混合的具体步骤为：将称量出来的胶凝材料、尾砂、水等按照配比放入到搅拌机中进行混合均匀，混合时采用边搅拌边添料的方式进行搅拌，能够使混合的效果更好，然后加入膨胀剂和缓凝剂也按照边搅拌边填料的方式进行搅拌混合均匀。
[0015]进一步的，所述c、输料使用的具体步骤为：把混合完成后的物料通过管道输送的方式输送至需要充填的地方进行灌注。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的新型膨胀充填材料强度变化较小、长期充填不会发生体积失稳现象，本专利技术充填相同体积采空区，新型膨胀充填材料所需胶凝材料较少，充填成本降低。
[0017]1、由于添加静态破碎剂，在无约束条件下充填材料在凝固成型过程中静态破碎剂发生水化反应而自由膨胀，从而导致形成的充填体整体膨胀，经本充填材料充填到采空区后形成的充填体能够主动施压接顶，并对上覆岩层产生膨胀压力，进行有效的支撑，从而达到控制地表沉降的目的。
[0018]2、本专利技术所优选的膨胀剂膨胀性能优良，可以产生大于其自身体积2～3倍的体积变化，同时，与产生气体导致充填体膨胀的膨胀方式相比，本专利技术所选取的膨胀剂的膨胀方式属于固体自身体积膨胀，因此本专利技术的新型膨胀充填材料强度变化较小、长期充填不会发生体积失稳现象，为矿山安全采矿奠定了基础。
[0019]3、本专利技术的新型膨胀充填材料具有经济合理的优点，与其他膨胀剂相比，本专利技术所选取的膨胀剂价格低廉；与普通充填材料相比，在相同配比条件下，新型膨胀充填材料可以形成更大体积充填体，因此，充填相同体积采空区，新型膨胀充填材料所需胶凝材料较少，充填成本降低。
[0020]4、经过大量配比试验发现，本专利技术的新型膨胀充填材料的膨胀率可达1.20％～16.70％，初凝时间为0.5h～6h，终凝时间为6.0h～36.0h，膨胀开始时间为1.0h～3.0h，终止膨胀时间为24.0h～48.0h，养护龄期1d时的抗压强度为0.40MPa～2.00MPa，28d强度为1.80MPa～5.50Mpa。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供一种技术方案：一种新型膨胀充填材料及制备方法，新型膨胀充填材料由以下主要成份组成：胶凝材料、矿山尾砂、膨胀剂和稳定剂，所述新型膨胀充填材料具体各成分含量以及质量比为：矿渣325#水泥6.71％～13.65％、矿山尾砂50.09％～54.58％、充填用水26.84％～33.42％、膨胀剂6.38％～9.64％、稳定剂2.16％～3.25％，膨胀剂为静态破碎剂，根据不同温度需求分为Ⅱ型或Ⅲ型，稳定剂优选为甲基纤维素醚，胶凝材料优选普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的一种或一种以上，添加膨胀剂时，在满足经济合理、充填体强度变化较小的条件下，可根据所需膨胀率大小的需求调节其添加量，6.38％～9.64％的膨胀剂添加量可
以使充填浓度67％～73％的新型充填材料可以产生1.20％～16.70％的膨胀率。
[0022]新型膨胀充填材料的制备方法包括以下步骤：a、分类称量：首先根据上述的配方比例对矿渣325#水泥、矿山尾砂、充填用水、膨胀剂和稳定剂进行称量；b、搅拌混合：将称量出来的胶凝材料、尾砂、水等按照配比放入到搅拌机中进行混合均匀，混合时采用边搅拌边添料的方式进行搅拌，能够使混合的效果更好，然后加入膨胀剂和缓凝剂也按照边搅拌边填料的方式进行搅拌混合均匀；c、输料使用：把混合完成后的物料通过管道输送的方式输送至需要充填的地方进行灌注。
[0023]实施例一
[0024]矿渣325#水泥500.00Kg、矿山分级尾砂2000.00Kg、充填用水1317.50Kg、静态破碎剂175.00Kg、稳定剂82.24Kg。
[0025]按照上述组分制得的一种新型膨胀充填材料的膨胀率为2.50％，充填材料在1.5h初凝，32.0h终凝，膨胀开始时间为1.5h，终止膨胀时间为26.0h，1d的抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型膨胀充填材料及制备方法，其特征在于，新型膨胀充填材料由以下主要成份组成：胶凝材料、矿山尾砂、膨胀剂和稳定剂，所述新型膨胀充填材料具体各成分含量以及质量比为：矿渣325#水泥6.71％～13.65％、矿山尾砂50.09％～54.58％、充填用水26.84％～33.42％、膨胀剂6.38％～9.64％、稳定剂2.16％～3.25％。2.根据权利要求1所述的一种新型膨胀充填材料及制备方法，其特征在于，所述膨胀剂为静态破碎剂，根据不同温度需求分为Ⅱ型或Ⅲ型。3.根据权利要求1所述的一种新型膨胀充填材料及制备方法，其特征在于，所述稳定剂优选为甲基纤维素醚。4.根据权利要求1所述的一种新型膨胀充填材料及制备方法，其特征在于，所述胶凝材料优选普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的一种或一种以上。5.根据权利要求2所述的一种新型膨胀充填材料及制备方法，其特征在于，所述添加膨胀剂时，在满足经济合理、充填体强度变化较小的条件下，可根据所需膨胀率大小的需求调节其添加量。6.根据权利要求5所述的一种新型膨胀充填...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄天，赵尔丞，张军奎，朱文志，苏成哲，刘吉祥，
申请(专利权)人：兰州有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：