煤矸石固废基膏体充填管路免冲洗材料及充填工艺

技术领域

本发明涉及矿山充填材料技术领域，具体涉及一种煤矸石固废基膏体充填管路免冲洗材料及充填工艺。

背景技术

在煤炭产业中，产煤和洗煤过程中会排放大量的煤矸石，并通常作为固体废物处理。然而我国已进入矿产资源消耗的高峰期，而煤炭采矿业面临深部岩爆、冲击地压等地质灾害问题，地表下沉、塌陷等生态环境问题，生产能力、生产成本等技术经济问题。由于大量工业废水、废料、废气的排放造成了自然生态环境的恶化，因煤炭开采造成的环境问题和生态问题日益突出。

充填采矿法能够提高煤炭回采率，充分利用资源，有效控制地压和减少地表沉降。充填材料制备是充填采矿的关键环节，采空区充填以充填采空区剩余空洞及采动裂隙为主，充填材料往往消耗巨大。

传统充填工艺流程中，需要依次进行鼓风、打水进行管路疏通与清洗，后续进行充填灰浆与矸石浆体等充填工序，材料充填结束后还需进行打水再次清洗管路，充填工序较为复杂，充填效率低下。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的上述问题提供了一种煤矸石固废基膏体充填管路免冲洗材料及充填工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种煤矸石固废基膏体充填管路免冲洗材料，其特征在于，包括配合使用的A浆液和B浆液，其中，

A浆液包括如下组分及其质量份数：煤矸石粉98-99份、缓凝剂0.5-2份、羟丙基甲基纤维素醚0.03-0.05份；

B浆液包括如下组分及其质量份数：水泥熟料10-25份、粉煤灰20-30份、煤矸石30-45份、混凝土乳胶粉0.3-1份、速凝剂1.5-2.5份。

其中，A浆液的制备如下：按照比例将A浆液中各组分与水混合均匀。

B浆液的制备如下：将水泥熟料、粉煤灰、煤矸石、混凝土乳胶粉、速凝剂混匀即得。

进一步的，所述缓凝剂包括石蜜、减水剂。

更进一步的，所述石蜜与减水剂的重量比范围为9：1～8：2。

更进一步的，所述石蜜具有醛基和羟基。

更进一步的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。

进一步的，所述速凝剂的制备方法为：由铝氧熟料、纯碱、增稠剂等多种组份经物理混合改性配制而成。

另一方面，本发明提供了一种充填工艺，其特征在于，首先向充填管路中充填上述A浆液，保持其在管路中的流动性，然后向充填管路末端充填上述B浆液，使A浆液与B浆液在充填管路出料口处利用混合搅拌装置均匀混合，混合后浆液产生整体强度。

其中，A浆液可在充填管路24h-48h内保持良好的流动性能，与B浆液融合后材料可在短时间内凝结从而产生强度。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用煤矸石等固废资源来作为膏体充填免冲洗材料，不仅可以降低工程成本、有效提高充填材料的性能，简化充填工艺流程，而且可以增加固体废弃物的综合利用率，对矿山充填开采行业发展具有重要意义；

2.本发明通过相互独立的A浆液和B浆液，二者配合使用，可将A浆体充填在管路当中，短期内具有良好的流动性能，在材料充填时需首先充填定量B浆体，后续可直接充填矸石浆体，节省了鼓风、打水以及灰浆等工艺流程。当A浆体与B浆体混合后，混合材料可以产生整体强度，满足工程项目对安全性能的要求。

3.A浆体在充填管道24h-48h内仍保证良好的流动性能，当加入B浆体后混合材料可在短时间内凝结并产生强度，其中凝结时间控制在5h左右，材料3天抗压强度在1.6MPa左右。管路免冲洗材料制备工艺简单、生产成本低，故本发明专利具有广泛的市场推广前景，同时对废弃资再利用、保护环境具有重要意义。

附图说明

图1是实施例1的A浆液图示；

图2是实施例1充填B浆液后的材料图示。

具体实施方式

下面对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例的膏体充填材料包括：

A浆液：包括如下质量份的组分：煤矸石粉98份、石蜜0.9份、减水剂0.1份、羟丙基甲基纤维素醚0.03份；

B浆液：包括如下质量份的组分：水泥熟料15份、粉煤灰30份、煤矸石30份、混凝土乳胶粉2份、速凝剂1.5份。

A浆液与B浆液在充填工艺中配合使用，具体制备方法为：

将98份煤矸石粉、0.9份石蜜、0.1份减水剂、0.03份羟丙基甲基纤维素醚加入适量搅拌水，慢速搅拌120s，快速搅拌60s，即得到A浆液。将15份水泥熟料、30份粉煤灰、30份煤矸石、2份混凝土乳胶粉、1.5份速凝剂混合搅拌均匀后，加入定量水搅拌3min，即得到B浆液。材料充填时先将A浆液充填至管路中，在充填管路出料口将B浆液通过混合装置与A浆液进行混合，最终形成充填管路免冲洗材料。

实施例2

本实施例的膏体充填材料包括：

A浆液：包括如下质量份的组分：煤矸石粉98份、石蜜1.6份、减水剂0.4份、羟丙基甲基纤维素醚0.05份；

B浆液：包括如下质量份的组分：水泥熟料20份、粉煤灰25份、煤矸石45份、混凝土乳胶粉1份、速凝剂2.5份。

A浆液与B浆液在充填工艺中配合使用，具体制备方法为：

将98份煤矸石粉、1.6份石蜜、0.4份减水剂、0.05份羟丙基甲基纤维素醚加入适量搅拌水，慢速搅拌120s，快速搅拌60s，即得到A浆液。将20份水泥熟料、25份粉煤灰、45份煤矸石、1份混凝土乳胶粉、2.5份速凝剂混合搅拌均匀后，加入定量水搅拌3min，即得到B浆液。材料充填时先将A浆液充填至管路中，在充填管路出料口将B浆液通过混合装置与A浆液进行混合，形成充填管路免冲洗材料。

实施例3

本实施例的膏体充填材料包括：

A浆液：包括如下质量份的组分：煤矸石粉99份、石蜜0.45份、减水剂0.05份、羟丙基甲基纤维素醚0.04份；

B浆液：包括如下质量份的组分：水泥熟料10份、粉煤灰25份、煤矸石35份、混凝土乳胶粉0.8份、速凝剂2份。

A浆液与B浆液在充填工艺中配合使用，具体制备方法为：

将99份煤矸石粉、0.45份石蜜、0.05份减水剂、0.04份羟丙基甲基纤维素醚加入适量搅拌水，慢速搅拌120s，快速搅拌60s，即得到A浆液。将10份水泥熟料、25份粉煤灰、35份煤矸石、0.8份混凝土乳胶粉、2份速凝剂混合搅拌均匀后，加入定量水搅拌3min，即得到B浆液。材料充填时先将A浆液充填至管路中，在充填管路出料口将B浆液通过混合装置与A浆液进行混合，完成充填管路免冲洗材料制备。

上述实施例中水泥熟料为32·5R粉煤灰硅酸盐水泥；煤矸石为济宁地区岱庄煤矿所产，SiO

采用上述实施例的膏体充填材料的具体充填工艺如下：在井下矿物充填时，首先依次进行鼓风、打水进行管路疏通与清洗，随后进行浆体材料的充填工序。待井下充填循环即将结束时，充填管路中打入上述A浆液，一是清除管路中残留材料，二要保留A浆液在管路中直到下一个充填循环。下一循环充填开始时，在充填管路出料口利用混合搅拌装置实现A浆液与B浆液均匀混合，从而促使混合浆液短时间内产生强度。同时可直接进行浆体材料充填工序，无需再次进行鼓风、打水等管路清洗工序，即节省了上一循环中充填后的鼓风、打水工序及下一循环中充填前的鼓风、打水工序，极大程度地简化了充填工序，提高了井下充填效率。

另外，还可以在材料充填管路出料口进行了单独结构设计处理，出料口管路内置螺旋自搅拌装置，充填材料流经过程中自搅拌装置会自动随材料流动进行旋转，既保证了在B液添加到A液后可以均匀搅拌从而充分反应，同时有效避免了自搅拌装置引起充填材料堵管。

对上述实施例1-3制得的充填管路免冲洗材料进行性能测试，流动度按照《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T2419-2005)规定；凝结时间按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2011)规定；材料抗压强度按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)测试结果见表1。

表1充填管路免冲洗材料性能测试结果

以上所述，仅是本发明专利的实施例而已，并非是对本发明专利做任何其他形式的限制，而依据本发明专利的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。