煤矿隅角充填用膏体及充填煤矿隅角的方法技术

本发明专利技术提供了一种煤矿隅角充填用膏体及充填煤矿隅角的方法。该膏体包括粉煤灰、炉渣、速凝剂及水；且煤矿隅角充填用膏体的固含量为77～80％。应用本发明专利技术的技术方案，有效解决了煤矿回采工作面上、下隅角充填时水泥用量高导致的高成本问题，解决了现有常规充填材料覆盖充填效果差，上、下隅角封堵不严密的问题。下隅角封堵不严密的问题。下隅角封堵不严密的问题。

【技术实现步骤摘要】
煤矿隅角充填用膏体及充填煤矿隅角的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿充填
，具体而言，涉及一种煤矿隅角充填用膏体及充填煤矿隅角的方法。

技术介绍

[0002]神东矿区多数矿井开采煤层均为Ι类容易自燃煤层，采高大，工作面长，上、下顺槽三角区一般垮落不严。在特厚煤层开采时，不论是放顶煤开采还是大采高工艺，工作面两端顺槽附近顶煤往往很难回收，两道附近采空区遗煤较多，自燃危险性大。随着下层煤的陆续开采和大采高工艺的不断升级，公司矿井防灭火形势越来越严峻，急需研发一种移动方便、工艺简单、快速高效、价格低廉的防灭火材料、配套设备和工艺，能够在回采工作面上、下隅角快速堆积，覆盖遗煤、封堵两道漏风，以达到预防工作面两道遗煤自燃的目的。
[0003]目前神东公司各矿井工作面采空区预防自然发火主要采取预防性注浆和上、下隅角封堵的措施。但是目前预防性注浆存在浆液浓度低易拉沟、覆盖充填效果差等问题；上、下隅角封堵主要采取施工风障和黄土袋封堵并喷涂高分子材料的措施，存在施工进度慢，封堵不严密和高分子材料高温发热的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种煤矿隅角充填用膏体及充填煤矿隅角的方法，以解决现有技术中煤矿隅角充填用材料存在的或覆盖充填效果差、或封堵不严密、或成本较高等问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种煤矿隅角充填用膏体，该煤矿隅角充填用膏体包括粉煤灰、炉渣、速凝剂及水；且煤矿隅角充填用膏体的固含量为77～80％。
[0006]进一步地，煤矿隅角充填用膏体中，粉煤灰和炉渣的重量比为1:(3～4.5)。
[0007]进一步地，粉煤灰包括35.0～37.0wt％的CaO、24.0～26.0wt％的SiO2、16.0～18.0wt％的SO3、9.0～10.5wt％的Al2O3、4.0～5.0wt％的Fe2O3、1.5～2.0wt％的Na2O、0.8～1.2wt％的MgO、0.6～0.8wt％的K2O、0.4～0.6wt％的TiO2、0.1～0.3wt％的SrO、0.01～0.02wt％的MnO及余量不可避免的杂质；炉渣包括56.0～58.0wt％的CaO、15.0～16.0wt％的SiO2、12.0～12.5wt％的SO3、5.0～5.5wt％的Al2O3、5.0～5.5wt％的Fe2O3、1.0～1.2wt％的MgO、0.6～0.8wt％的TiO2、0.3～0.5wt％的SrO、0.3～0.5wt％的K2O、0.2～0.4wt％的Na2O、0.1～0.3wt％的MnO及余量不可避免的杂质。
[0008]进一步地，速凝剂选自J85速凝剂。
[0009]进一步地，按重量份数计，膏体包括15～16份的粉煤灰、62～63份的炉渣，0.8～1.2份的J85速凝剂及20.5～22.5份的水。
[0010]进一步地，粉煤灰为颗粒状，粉煤灰的平均粒径为25～30μm；优选地，炉渣为颗粒状，炉渣的平均粒径为135～145μm。
[0011]进一步地，炉渣的孔隙率为60～65％；优选地，粉煤灰的孔隙率为55～60％。
[0012]进一步地，炉渣的不均匀系数为8～9，粉煤灰的不均匀系数为4.5～5；优选地，炉渣的曲率系数为2～3，粉煤灰的曲率系数为0.5～1.5。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种充填煤矿隅角的方法，方法包括：采用移动式充填泵将前述的煤矿隅角充填用膏体输送至煤矿井下采空区隅角以进行充填。
[0014]进一步地，以每立方米采空区隅角的体积计，煤矿隅角充填用膏体的用量为1.9～2.1t。
[0015]应用本专利技术的技术方案，有效解决了煤矿回采工作面上、下隅角充填时水泥用量高导致的高成本问题，解决了现有常规充填材料覆盖充填效果差，上、下隅角封堵不严密的问题。基于上述特定组分的煤矿隅角充填用膏体，本专利技术在较低成本的基础上即实现了在回采工作面上、下隅角快速堆积，覆盖遗煤、封堵两道漏风，以实现预防工作面两道遗煤自燃的目的，防灭火效果更优。而且，本专利技术上述组分中不采用高分子材料，从而还有效避免了因高分子材料高温发热而带来的大安全性问题。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了本专利技术一种实施方式中充填煤矿隅角的方法流程图；以及
[0018]图2示出了本专利技术实施例1、实施例5至8中煤矿隅角充填用膏体的膨胀率(7d)测试图。
具体实施方式
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0020]正如本专利技术
技术介绍
部分所描述的，现有技术中煤矿隅角充填用材料存在的或覆盖充填效果差、或封堵不严密、或成本较高等问题。为了解决这一问题，本专利技术提出了一种煤矿隅角充填用膏体，其包括粉煤灰、炉渣、速凝剂及水；且煤矿隅角充填用膏体的固含量为77～80％。
[0021]首先，本专利技术将上述煤矿隅角充填用膏体的固含量控制在77～80％，可以使得膏体在具有优异充填性能及较低成本的基础上，还具有适宜的塌落度、扩散度及稠度。这样的膏体更易在后续应用过程中通过移动式充填泵泵送的方式进行隅角充填，以在回采工作面上、下隅角快速完成堆积，以覆盖遗煤、封堵两道漏风。基于此，上述膏体的充填作业可在井下检修班时进行，与井下各项生产工作不相冲突，且其工艺简单便捷。当膏体的固含量低于此范围时，其无法在隅角处进行自然堆积，进而也不能实现充填作用；而高于此范围时，其则无法通过移动式充填泵泵送的方式进行隅角充填。在一些可选的实施方式中，上述煤矿隅角充填用膏体的固含量可以为77％、78％、79％或80％。
[0022]其次，相较于本领域常规采用水泥作为膏体的胶凝材料而言，本专利技术以粉煤灰及炉渣作为煤矿隅角充填用材料组分，在较少膏体用量的基础上即可达到十分优异的覆盖充填效果，且成本更低。这是由于以下原因：
[0023]其一，炉渣和粉煤灰均属于碱性材料，且具备部分活性，有利于水化反应，故而可以使膏体材料具有胶凝属性，加入速凝剂后可快速凝固形成具有可塑性的膏体状充填材料。这样，充填材料在后续应用过程中可以具有十分优异的填充稳定性。
[0024]其二，基于上述特定组分的充填材料还具有一定的自膨胀性，更有利于充填后的接顶，从而无需额外加入任何膨胀剂，且在较少用量的基础上即可达到优异的覆盖充填效果及封堵严密性。
[0025]其三，粉煤灰及炉渣的价格远低于水泥，从而大幅度地降低了充填成本，充填成本可降低约30％。而且，上述粉煤灰及炉渣均来源于煤燃烧废料，基于此，本专利技术还可以实现废弃物的再利用，减少废弃物的排放，以达到绿色环保的要求，符合持续发展理念。
[0026]综上，本专利技术有效解决了煤矿回采工作面上、下隅角充填时水泥用量高导致的高成本问题，解决了现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿隅角充填用膏体，其特征在于，所述煤矿隅角充填用膏体包括粉煤灰、炉渣、速凝剂及水；且所述煤矿隅角充填用膏体的固含量为77～80％。2.根据权利要求1所述的煤矿隅角充填用膏体，其特征在于，所述煤矿隅角充填用膏体中，所述粉煤灰和所述炉渣的重量比为1:(3～4.5)。3.根据权利要求1或2所述的煤矿隅角充填用膏体，其特征在于，所述粉煤灰包括35.0～37.0wt％的CaO、24.0～26.0wt％的SiO2、16.0～18.0wt％的SO3、9.0～10.5wt％的Al2O3、4.0～5.0wt％的Fe2O3、1.5～2.0wt％的Na2O、0.8～1.2wt％的MgO、0.6～0.8wt％的K2O、0.4～0.6wt％的TiO2、0.1～0.3wt％的SrO、0.01～0.02wt％的MnO及余量不可避免的杂质；所述炉渣包括56.0～58.0wt％的CaO、15.0～16.0wt％的SiO2、12.0～12.5wt％的SO3、5.0～5.5wt％的Al2O3、5.0～5.5wt％的Fe2O3、1.0～1.2wt％的MgO、0.6～0.8wt％的TiO2、0.3～0.5wt％的SrO、0.3～0.5wt％的K2O、0.2～0.4wt％的Na2O、0.1～0.3wt％的MnO及余量不可避免的杂质。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伙根，胡海峰，陈明浩，赵美成，关万里，王刚，吴锐，张晓旭，郭翔，刘海双，钟阳，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：