一種礦用輕質(zhì)充填材料制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種礦用輕質(zhì)充填材料，充填材料各組分以質(zhì)量份計(jì)為，基料65～85份，凝固劑10～15份，激發(fā)劑1～5份，調(diào)凝劑1～10份，發(fā)泡劑0.1～1份，穩(wěn)泡劑0.1～1份。針對(duì)上隅角填充和構(gòu)建密閉墻需求，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)輕質(zhì)充填材料具有輕質(zhì)不燃、密度小、強(qiáng)度可調(diào)、凝固時(shí)間可調(diào)、膨脹性和抗壓性?xún)?yōu)良、過(guò)水強(qiáng)度無(wú)明顯衰減、環(huán)保、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，對(duì)礦井鉆場(chǎng)、上隅角充填有顯著效果，能有效解決瓦斯積聚和煤炭自燃問(wèn)題。

A light filling material for mine

The invention discloses a mine light filling materials, filling materials to the quality of a group as a base material, 65 ~ 85, 10 ~ 15 coagulant, activator from 1 to 5, 1 to 10 portions of retarder, foaming agent 0.1 ~ 1, 0.1 ~ 1 foam stabilizer. In the corner filling and sealing wall construction requirements, the invention has the advantages of light filling materials not burning, low density, adjustable intensity, adjustable setting time, expansion and compression strength, excellent water without obvious characteristics of attenuation, environmental protection, low price, to mine drilling site, on the corner filling significant effect, can effectively solve the problem of coal spontaneous combustion and gas accumulation.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種礦用輕質(zhì)充填材料
本專(zhuān)利技術(shù)屬于礦用充填材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤礦井下快速充填的新型輕質(zhì)充填材料。
技術(shù)介紹
我國(guó)煤炭資源豐富，大小煤田遍布全國(guó)各地，煤炭也是目前我國(guó)的主要能源，在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。煤礦井下有許多空硐，如鉆場(chǎng)、工作面上隅角等，容易造成瓦斯積聚。研究有效、經(jīng)濟(jì)、使用方便的充填材料來(lái)治理鉆場(chǎng)、工作面上隅角瓦斯積聚問(wèn)題是非常有必要的。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)此類(lèi)充填材料有很多種類(lèi)，如空氣泡沫，但由于泡沫穩(wěn)定性較差，充填效果不理想；其它如有機(jī)發(fā)泡充填材料，由于其不阻燃且價(jià)格昂貴，難以推廣。煤炭自燃是煤礦的一種十分嚴(yán)重的災(zāi)害，采用注漿材料封堵漏風(fēng)通道，構(gòu)筑密閉墻是煤礦經(jīng)常性工作之一，傳統(tǒng)的密閉方式主要是用木板、擋風(fēng)簾等采取臨時(shí)密閉，或者用磚、水泥、石膏、砂石料等建立永久密閉墻；但是，臨時(shí)密閉墻往往封閉不實(shí)，隔離效果不理想；永久密閉建設(shè)周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本較高，不能廣泛使用。聚氨酯等高分子材料在采動(dòng)影響較大時(shí)效果較差，且毒性大、成本高，難以推廣使用。現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了多種充填材料，如CN1169969A公開(kāi)了一種礦用泡沫水泥添加粉，由蛋白泡沫粉、石膏、碳酸鈣、石灰組成，由硫鋁酸鹽水泥(或鐵鋁酸鹽水泥)、石膏礦用泡沫水泥添加粉配置成礦用泡沫水泥，對(duì)煤礦、礦山、鐵路隧道燈冒落空洞、巷道壁后充填。CN1291631A公開(kāi)了一種礦用充填膠結(jié)材料，由普通水泥熟料62-78％、煤矸石6-15％、尾砂11-22％、石膏2.4-3％、芒硝0.4-0.5％、明礬石1-1.25％、石灰0.2-0.25％，其克服了普通水泥用作膠結(jié)材料時(shí)的脫水速度慢、早期強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，提高了接頂率。CN102702675A公開(kāi)了一種礦用化學(xué)注漿充填密封材料，包括A、B兩個(gè)組分，A組分以酚醛樹(shù)脂為主劑，配以發(fā)泡劑、泡沫穩(wěn)定劑、阻燃劑、特種助劑，B組分為固化劑，A、B組分混合后形成發(fā)泡材料，發(fā)泡倍率高、阻燃抗靜電性好。CN103449837A公開(kāi)了一種礦用泡沫膏體充填材料，其采用協(xié)同發(fā)泡的A、B組分，A組分包括水泥、粉煤灰、煤矸石、生石灰、礦物發(fā)泡劑、石膏、激發(fā)劑、促凝劑、水，B組分包括：發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、減水劑、水，將粉煤灰活化后用于替代部分水泥，并將混凝土發(fā)泡技術(shù)用于充填材料，應(yīng)用礦物發(fā)泡劑協(xié)同混凝土發(fā)泡劑，改善發(fā)泡膨脹性能、泵送性能、抗?jié)B性能等。CN104230278A公開(kāi)了一種礦用泡沫水泥，包括硫鋁酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、生石灰、粉末狀發(fā)泡劑，產(chǎn)品具有可遠(yuǎn)距離泵送、單位體積用料量少、快速凝結(jié)、可形變吸能、安全不燃等特點(diǎn)。CN104628414A公開(kāi)了一種礦用無(wú)機(jī)充填支護(hù)材料，由A組分：硫鋁酸鹽水泥熟料、XWZ-A型復(fù)合外加劑、引氣劑、加氣劑、穩(wěn)泡劑、纖維和B組分：石膏、石灰、XWZ-B型復(fù)合外加劑、引氣劑、加氣劑、穩(wěn)泡劑、纖維組成，該支護(hù)材料具有速凝、輕質(zhì)、快硬、早強(qiáng)、良好氣密性等特點(diǎn)。CN104743999A公開(kāi)了一種雙組份礦用泡沫膏體填充材料，由甲組份：硫氧鎂水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑、早強(qiáng)劑、穩(wěn)泡劑、水和乙組分：發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、高效減水劑、水組成，可實(shí)現(xiàn)快速填充、凝結(jié)、固化，在硫氧鎂水泥低消耗條件下可實(shí)現(xiàn)較大程度填充。CN105314944A公開(kāi)了一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料及礦用充填材料，膠結(jié)料由復(fù)合硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥石膏組成，礦用充填材料由膠結(jié)料摻加粉煤灰和/或煤矸石制成，所述膠結(jié)料凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度可調(diào)，礦用充填材料滿(mǎn)足長(zhǎng)距離泵送要求。CN106220216A公開(kāi)了一種高強(qiáng)度礦用膨脹充填防滅火材料，包括鋁酸鹽類(lèi)水泥熟料、硅酸鹽水泥熟料、活性含鈣物料、促凝劑、生石灰、粉煤灰、鋅粉發(fā)泡劑、調(diào)凝劑、氫氧化鋁、分散劑和氫氧化鈉，可提高充填體抗壓強(qiáng)度、增強(qiáng)充填體臨界斷裂韌度和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離輸送、快速充填和防滅火。然而上述材料仍無(wú)法較為充分的滿(mǎn)足上隅角充填和構(gòu)建密閉墻所需材料用料少、施工工藝簡(jiǎn)便快捷、材料輕質(zhì)不燃、發(fā)泡倍數(shù)高、抗壓強(qiáng)度高、強(qiáng)度衰減小等需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)上隅角充填和構(gòu)建密閉墻問(wèn)題，專(zhuān)利技術(shù)了一種新型輕質(zhì)充填材料，該材料具有輕質(zhì)不燃、發(fā)泡倍數(shù)大、強(qiáng)度可調(diào)、凝固時(shí)間可調(diào)、膨脹性和抗壓性?xún)?yōu)良、過(guò)水強(qiáng)度無(wú)明顯衰減、安全環(huán)保、價(jià)格低廉、對(duì)礦井鉆場(chǎng)、上隅角充填有顯著效果，是一種能有效解決工作面上隅角瓦斯積聚和煤炭自燃的新型輕質(zhì)充填材料。本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一在于提供一種礦用輕質(zhì)充填材料，該材料可以解決無(wú)機(jī)材料空氣泡沫穩(wěn)定性較差、充填效果不理想以及有機(jī)發(fā)泡充填材料不阻燃、施工復(fù)雜且價(jià)格昂貴、推廣困難的問(wèn)題，并且該材料凝固后的充填體密度小、膨脹性好、抗壓強(qiáng)度高，可有效針對(duì)礦井鉆場(chǎng)、工作面上隅角充填。此外，材料具有在礦井鉆場(chǎng)、上隅角環(huán)境下過(guò)水強(qiáng)度無(wú)明顯衰減以及在構(gòu)建密閉墻時(shí)干燥無(wú)收縮的特點(diǎn)。本專(zhuān)利技術(shù)的目的之二在于提供一種上述礦用輕質(zhì)充填材料的制備方法。本專(zhuān)利技術(shù)的目的之三在于提供上述礦用輕質(zhì)填充材料的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述專(zhuān)利技術(shù)目的，具體的，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了下述技術(shù)方案：首先，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種礦用輕質(zhì)充填材料，由基料、凝固劑、激發(fā)劑、調(diào)凝劑、發(fā)泡劑以及穩(wěn)泡劑組成，各組分以質(zhì)量份計(jì)為，基料65～85份，凝固劑10～15份，激發(fā)劑1～5份，調(diào)凝劑1～10份，發(fā)泡劑0.1～1份，穩(wěn)泡劑0.1～1份。具體的，所述基料為硫鋁酸鹽水泥，所述固化劑為石膏粉，所述激發(fā)劑為氫氧化鈣，所述調(diào)凝劑為速凝劑與緩凝劑的混合物，所述發(fā)泡劑為三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的混合物，所述穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣與羥丙基甲基纖維素的混合物。優(yōu)選的，發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為3:1-1:2，更為優(yōu)選的，發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為2:1。優(yōu)選的，速凝劑為碳酸鈉或硫酸鈉，緩凝劑為葡萄糖酸鈉或檸檬酸鈉；更為優(yōu)選，調(diào)凝劑中葡萄糖酸鈉和碳酸鈉的質(zhì)量比為1:9-9:1，更優(yōu)選的，葡萄糖酸鈉和碳酸鈉的質(zhì)量比為1:2。優(yōu)選的，石膏粉選自天然石膏粉、生石膏粉或者火力發(fā)電廠(chǎng)脫硫石膏粉中的一種或多種。優(yōu)選的，發(fā)泡劑中三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為5:1-1:1；更優(yōu)選的，三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為2:1。優(yōu)選的，穩(wěn)泡劑中硬脂酸鈣與羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量比為2:1-1:2；更優(yōu)選的，硬脂酸鈣與羥丙基甲基纖維素的質(zhì)量比為1:1。優(yōu)選的，一種礦用輕質(zhì)充填材料，由基料、凝固劑、激發(fā)劑、調(diào)凝劑、發(fā)泡劑以及穩(wěn)泡劑組成，各組分以質(zhì)量份計(jì)為，基料70-80份，凝固劑12-15份，激發(fā)劑2-5份，調(diào)凝劑1～10份，發(fā)泡劑0.5～1份，穩(wěn)泡劑0.5～1份。其次，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種輕質(zhì)充填材料的制備方法，所述方法包括：將基料、凝固劑、激發(fā)劑、調(diào)凝劑、發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑加入干混機(jī)中混合均勻得到本專(zhuān)利技術(shù)的礦用輕質(zhì)充填材料。優(yōu)選的，輕質(zhì)充填材料的水灰比為0.5-5，更為優(yōu)選的，輕質(zhì)充填材料的水灰比為1-2。此外，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了上述礦用輕質(zhì)填充材料的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括用于礦井鉆場(chǎng)、工作面上隅角充填、封堵漏風(fēng)通道以及構(gòu)筑密閉墻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)取得了以下有益效果：(1)本專(zhuān)利技術(shù)的材料輕質(zhì)不燃、膨脹性和抗壓性高、過(guò)水強(qiáng)度無(wú)明顯衰減，具有適用性強(qiáng)、可靠性高、現(xiàn)場(chǎng)施工方便快捷、安全環(huán)保等特點(diǎn)。(2)本專(zhuān)利技術(shù)的材料能夠全面提高采空區(qū)防滅火水平，提高防滅火技術(shù)的可靠性、針對(duì)性、有效性，是一種有效解決瓦斯積聚、防治煤炭自燃、可構(gòu)筑密本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種礦用輕質(zhì)充填材料，由基料、凝固劑、激發(fā)劑、調(diào)凝劑、發(fā)泡劑以及穩(wěn)泡劑組成，各組分以質(zhì)量份計(jì)為，基料65～85份，凝固劑10～15份，激發(fā)劑1～5份，調(diào)凝劑1～10份，發(fā)泡劑0.1～1份，穩(wěn)泡劑0.1～1份。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種礦用輕質(zhì)充填材料，由基料、凝固劑、激發(fā)劑、調(diào)凝劑、發(fā)泡劑以及穩(wěn)泡劑組成，各組分以質(zhì)量份計(jì)為，基料65～85份，凝固劑10～15份，激發(fā)劑1～5份，調(diào)凝劑1～10份，發(fā)泡劑0.1～1份，穩(wěn)泡劑0.1～1份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述基料為硫鋁酸鹽水泥，所述固化劑為石膏粉，所述激發(fā)劑為氫氧化鈣，所述調(diào)凝劑為速凝劑與緩凝劑的混合物，所述發(fā)泡劑為三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的混合物，所述穩(wěn)泡劑為硬脂酸鈣與羥丙基甲基纖維素的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用輕質(zhì)充填材料，其特征在于，發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為3:1-1:2；優(yōu)選的，發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的質(zhì)量比為2:1。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用輕質(zhì)充填材料，其特征在于，速凝劑為碳酸鈉或硫酸鈉，緩凝劑為葡萄糖酸鈉或檸檬酸；優(yōu)選，調(diào)凝劑中葡萄糖酸鈉和碳酸鈉的質(zhì)量比為1:9-9:1，更優(yōu)選的，葡萄糖酸鈉和碳酸鈉的質(zhì)量比為1:2。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用輕質(zhì)充填材料，其特征在于，發(fā)泡劑中三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為5:1-1:1；優(yōu)選的，三萜皂苷與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為2:1。6....

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王國(guó)軍，韓學(xué)海，王傳琪，王清華，修玲芳，閆甫，張霞，于相坤，張國(guó)玉，呂學(xué)強(qiáng)，安伯超，劉樂(lè)，林羿瀟，張盛敏，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：山東安實(shí)綠色開(kāi)采技術(shù)發(fā)展有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東,37