矿用密闭材料及其用途制造技术

本发明专利技术属于矿用材料领域，具体涉及一种矿用密闭材料及其用途。本发明专利技术提供的矿用密闭材料具有力学性能好、强度高、凝结时间短、运输量小、无毒害、可远距离操作的优点，可充分满足井下对密闭性能的要求，在矿井经济发展和安全生产中发挥重要作用。产中发挥重要作用。

【技术实现步骤摘要】
矿用密闭材料及其用途


[0001]本专利技术涉及矿用材料领域，具体涉及一种矿用密闭材料及其施用方法和在制作密闭墙中的用途，还涉及一种以该矿用密闭材料制作的密闭墙。

技术介绍

[0002]高瓦斯矿井约占我国煤矿总数的50％，其中地质构造极其复杂的矿井又高达2/3。随着开采深度的延伸和难度的加大，井下作业常受到粉尘、矿井水、易燃易爆气体、顶底板等灾害的威胁。据不完全统计，瓦斯事故约占我国煤矿总事故的20％，成为煤炭行业安全高效发展的瓶颈，如何有效的预防瓦斯爆炸已迫在眉睫。
[0003]随着矿井对安全的重视程度越来越大，对井下巷道密闭的要求也越来越高，对于以挡风为主的临时密闭，密闭不严会导致漏风，进而会引起需风点风量不足，严重影响安全生产；而对于巷道与采空区之间的永久密闭，密闭不严会导致采空区内瓦斯等有毒有害气体泄露到巷道，严重威胁工作人员健康，同时也会导致风流进入采空区，引起采空区内煤层或瓦斯的燃烧，存在严重的矿井安全隐患。因此需要将易自燃区、瓦斯积聚区或者有害气体源进行隔离。目前最常见的隔离方法就是建立密闭墙，常用的无机材料存在局限性，例如强度较低、凝结时间过长等。
[0004]因此，研究一种抗压强度高、凝结时间短，并且具有一定可塑性的新型密闭材料，对满足井下对密闭性能的要求十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种强度高、凝结速度快的矿用密闭材料，旨在解决现有密闭材料存在的强度较差、凝结时间过长的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，第一方面，本专利技术提供了一种矿用密闭材料，包括如下按照重量份数计的组分：
[0007][0008]优选地，以所述脱硫建筑石膏的总重量为100％计，所述脱硫建筑石膏含有如下组分：
[0009]β
‑
半水石膏85～90wt％
[0010]III型无水石膏0～1wt％
[0011]二水石膏0～5wt％。
[0012]优选地，所述添加剂选自纤维素醚、木质纤维素、可再分散乳胶粉中的至少一种。
[0013]优选地，所述缓凝剂为石膏缓凝剂。
[0014]进一步优选地，所述矿用密闭材料与水混合搅拌后，初凝时间≤30min，终凝时间≤60min，2小时后的抗压强度≥1MPa，一天后的抗压强度≥2MPa，28天后的抗压强度≥10MPa。
[0015]更进一步优选地，所述矿用密闭材料与水混合时，所述矿用密闭材料与所述水的重量比为(0.15～0.20):1。
[0016]更进一步优选地，所述混合搅拌的时间为3～5min。
[0017]第二方面，本专利技术提供了所述矿用密闭材料的使用方法，包括：将所述矿用密闭材料与水混合搅拌得到混合物，将所述混合物施用于待施工处。
[0018]第三方面，本专利技术提供了所述矿用密闭材料在制作密闭墙中的用途。
[0019]第四方面，本专利技术提供了一种密闭墙的制作方法，包括：
[0020]提供本专利技术所述的矿用密闭材料；
[0021]将所述矿用密闭材料与水混合搅拌得到混合物；
[0022]将所述混合物施用于待施工处，经凝固硬化，得到密闭墙。
[0023]首先，本专利技术通过将脱硫建筑石膏、水泥、粉煤灰、气化渣组合并添加缓凝剂和添加剂，在各原料的协同作用下，所得的矿用密闭材料具有力学性能好、强度高、凝结时间短、运输量小、无毒害、可远距离操作的优点。同时，采用本专利技术提供的矿用密闭材料制作的密闭墙可充分满足井下对密闭性能的要求，在矿井经济发展和安全生产中发挥重要作用。
[0024]其次，本专利技术利用了大量的固体废弃物作为矿用密闭材料的原料，固废利用率大于90％，不仅降低了生产成本，而且变废为宝，促进资源再利用，使建筑业实现可持续发展，有助于构建节约型社会。
具体实施方式
[0025]本专利技术实施例提供了一种矿用密闭材料，包括如下按照重量份数计的组分：
[0026][0027]在一些实施方案中，所述矿用密闭材料由如下按照重量份数计的组分组成：
[0028][0029]具体地，本专利技术所述矿用密闭材料的原料中，通过添加粉煤灰，可使其中的活性氧化硅、活性氧化铝与水泥水化产物氢氧化钙发生反应，生成具有胶凝性质的水化铝硅酸钙，以此来增强密闭材料的强度。通过添加气化渣，其中含有丰富的二氧化硅、氧化铝和氧化铁，三者含量之和最高可到70％以上，具有一定的火山灰活性，提高了所得矿用密闭材料的后期强度。缓凝剂的添加，可以延缓脱硫建筑石膏的凝结时间。添加剂的添加，可以增强所得矿用密闭材料的保水性、增加和易性，并提高其塑性。
[0030]在一些实施方案中，以所述脱硫建筑石膏的总重量为100％计，所述脱硫建筑石膏含有如下组分：
[0031]β
‑
半水石膏85～90wt％
[0032]III型无水石膏0～1wt％
[0033]二水石膏0～5wt％。
[0034]本专利技术的专利技术人研究发现，通过采用含有上述组分的脱硫建筑石膏，与特定含量的水泥、粉煤灰、气化渣、缓凝剂和添加剂混合，可以缩短所得密闭材料的凝结时间，并提升其早期强度。
[0035]在本专利技术中，所述脱硫建筑石膏的三相(即β
‑
半水石膏、III型无水石膏和二水石膏)的含量采用石膏三相分析仪测得。其中，测得脱硫建筑石膏中III型无水石膏含量，III型无水石膏具有强烈的吸湿性，可在95％酒精水溶液中水化成β
‑
半水石膏，而β
‑
半水石膏却不能水化成二水石膏，因此可通过测定III型无水石膏在酒精水溶液中水化的增量来计算其含量；测得脱硫建筑石膏中β
‑
半水石膏含量，测定脱硫建筑石膏在纯水中的水化增量，为β
‑
半水石膏和III型无水石膏形成二水石膏的总量，减去以上测得的III型无水石膏的含量，即可计算出β
‑
半水石膏的含量；测得脱硫建筑石膏中二水石膏含量，用脱水的方法测定脱硫建筑石膏的脱水总量，减去β
‑
半水石膏的脱水量，即可计算出二水石膏的含量。
[0036]在本专利技术中，对所述脱硫建筑石膏的来源具有较宽的选择范围，只要所述脱硫建筑石膏中三相的组分含量满足上述限定即可。在本专利技术中，所述脱硫建筑石膏可由脱硫石膏煅烧制得，也可由β
‑
半水石膏、III型无水石膏和二水石膏按一定的重量比混合制得。优选地，所述脱硫建筑石膏由β
‑
半水石膏、III型无水石膏和二水石膏按一定的重量比混合制得。
[0037]在本专利技术中，对所述β
‑
半水石膏、III型无水石膏和二水石膏的来源具有较宽的选择范围，本专利技术在此不作赘述。
[0038]在一些实施方案中，所述脱硫建筑石膏由脱硫石膏煅烧制得；其中，所述煅烧的温
度为120
‑
160℃。优选地，所述脱硫石膏来源于国神集团鸳鸯湖电厂。
[0039]在一些实施方案中，所述添加剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用密闭材料，其特征在于，包括如下按照重量份数计的组分：2.根据权利要求1所述的矿用密闭材料，其特征在于，以所述脱硫建筑石膏的总重量为100％计，所述脱硫建筑石膏含有如下组分：β
‑
半水石膏85～90wt％III型无水石膏0～1wt％二水石膏0
‑
5wt％。3.根据权利要求1所述的矿用密闭材料，其特征在于，所述添加剂选自纤维素醚、木质纤维素、可再分散乳胶粉中的至少一种。4.根据权利要求1所述的矿用密闭材料，其特征在于，所述缓凝剂为石膏缓凝剂。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的矿用密闭材料，其特征在于，所述矿用密闭材料与水混合搅拌，初凝时间≤30min，终凝时间≤60min，2小时后的抗压强度≥1MPa，一天后的抗压强度≥2MPa，28天后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霞，左然芳，张栋，董阳，梁文斌，巩思宇，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：