專利名稱：風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在充填法采礦中使用的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，屬于建筑 物、水體、鐵路下(簡(jiǎn)稱“三下”)采礦技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)有豐富的礦產(chǎn)資源，儲(chǔ)量居世界前列。在礦藏上方有數(shù)量眾多的建筑物、水體 和鐵路、高級(jí)公路，各礦區(qū)都不同程度地存在“三下”壓礦產(chǎn)資源的問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)礦 山“三下”采礦方法主要采用村莊(城鎮(zhèn))搬遷、條帶、房柱開(kāi)采和充填開(kāi)采這幾種方法。其中，按照充填材料和輸送方式，礦山充填開(kāi)采技術(shù)主要有以下幾種1、干式充填是將采集的塊石、砂石、土壤、工業(yè)廢渣等干式充填材料用人力、重力 或機(jī)械設(shè)備運(yùn)送到待充填區(qū)域，形成可壓縮的松散充填體。這樣的充填勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)成 本高、采場(chǎng)充填時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，而且充填效果不理想。2、水力充填是借助水力將尾礦充入井下采空區(qū)。其不足之處是水力充填的充 填材料缺乏內(nèi)聚特性，不能形成穩(wěn)固自立的充填體，且采場(chǎng)需要大量脫水。3、膠結(jié)充填普遍采用硅酸鹽水泥或其它膠凝材料添加到低濃度水砂充填料中， 質(zhì)量濃度60% 68%，既提高了充填體強(qiáng)度，又易于實(shí)現(xiàn)輸送。但該工藝在使用中存在料 漿凝固慢、離析分層、強(qiáng)度低且不均勻等現(xiàn)象，而且還具有井下脫水時(shí)膠凝材料及細(xì)粒級(jí)尾 砂易流失，井下廢水、細(xì)泥污染環(huán)境，排水、排泥費(fèi)用高，采場(chǎng)回采周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低等問(wèn) 題。對(duì)于采煤充填來(lái)說(shuō)，一般所用充填骨料主要為煤矸石、尾礦、河砂、劣質(zhì)土等固體 廢棄物，細(xì)料一般為粉煤灰、高爐爐渣等。其不足突出表現(xiàn)為3個(gè)問(wèn)題①充填料接頂困難， 充填效果差。由于膏體或似膏體料漿流動(dòng)性差，很難保證充填均勻，尤其料漿固化后干縮 30%左右，難以達(dá)到控制地表沉陷的目的。②輸送成本高。煤礦資源不像金屬礦體那樣相 對(duì)集中在較小的范圍，平面延展的范圍通常很大，充填料需要長(zhǎng)距離輸送，采用泵送方式的 膏體或似膏體充填勢(shì)必增加充填成本。③煤矸石破碎成本增加充填成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠充分利 用風(fēng)積沙、膨脹充填效果好的、能夠解決采空區(qū)充填的主動(dòng)接頂和長(zhǎng)距離輸送問(wèn)題并能控 制地表變形的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料。本發(fā)明的目的還在于提供一種膨脹充填效果好的、工藝步驟簡(jiǎn)單的風(fēng)積沙基流體 膨脹充填材料的制作方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料， 其特征在于由A、B兩種組分構(gòu)成，其中A組分由下列原材料按以下配比組成風(fēng)積沙300 900kg/m3
粉煤灰300 450kg/m3固化劑60 120kg/m3水630 1000kg/m3B組分為膨脹劑，其含量為0. 3 ^g/m3充填時(shí)，將A組分與B組分混合。所述的膨脹劑是鋁粉。添加膨脹劑時(shí)，可根據(jù)所需膨脹率的大小來(lái)調(diào)節(jié)其添加量， 確保得出的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料膨脹率在10% 30%。所述的固化劑是水泥、石灰或石膏粉中的一種或一種以上。上述風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的制法，包括如下步驟(1)制備A組分a、初漿預(yù)制按照粉煤灰與水重量比1 1.2 1.3，混合攪拌均勻備用；b、A組分制備將初漿、風(fēng)積沙、固化劑以及剩余質(zhì)量的水連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，并 快速?gòu)?qiáng)力攪拌混合均勻；(2)充填時(shí)，將B組分膨脹劑均勻加入A組分中。按照上述組分及方法制得的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的膨脹率可達(dá)10% 30%，本風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料初凝時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，2小時(shí)開(kāi)始固化，7天抗壓強(qiáng) 度超過(guò)4MPa，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì) 對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。風(fēng)積沙是沙漠或戈壁中風(fēng)吹后積淀的沙層，其中含有大量的硅質(zhì)材料，由于其地 理位置偏僻，因此無(wú)法得到充分利用，造成了資源浪費(fèi)，通過(guò)將其作為風(fēng)積沙基流體膨脹充 填材料的骨料，使之與粉煤灰、固化劑等混合，一方面能夠變廢為寶，使礦山廢棄物得到充 分利用，節(jié)約了能源，另一方面降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明所具有的有益效果是提供一種風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，本充填材料 能夠充分利用風(fēng)積沙，節(jié)約了能源，而且具有良好的膨脹性，膨脹率可達(dá)10% 30%，能夠 主動(dòng)施壓接頂充填采空區(qū)，從而有效控制地表，使地表無(wú)擾動(dòng)；本充填材料還具備良好的流 動(dòng)性，靠自然高差勢(shì)能達(dá)到自流，不需憑借機(jī)械外力；本充填材料的制作步驟簡(jiǎn)單，而且制 得的充填材料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開(kāi)始固化，7天抗壓強(qiáng)度超過(guò)4MPa，可以滿足及 時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì)對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支 撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明實(shí)施例一1、原料A組分的固化劑選用石膏粉和石灰的混合物，具體原料為風(fēng)積沙 509. OKg、粉煤灰407. 2Kg、石灰100. OKg、石膏粉5. OKg以及水641. OKg ；B組分膨脹劑為鋁 粉 0.35Kg。2、制法按照粉煤灰與水重量比1 1.27混合攪拌均勻制成載砂初漿，然后將載 砂初漿、風(fēng)積沙、石灰、石膏粉以及剩余質(zhì)量的水按配比連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，在快速?gòu)?qiáng)力攪 拌下混合均勻，充填時(shí)，將鋁粉均勻加入A組分中即可。
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按照上述組分制得的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的膨脹率為10%。制得的充填 材料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開(kāi)始固化，8小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)0. 3MPa, 24小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá) 1. MPa, 72小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到1. 5Mpa, 7天抗壓強(qiáng)度4. 3MPa,將本充填材料應(yīng)用于充填采空 區(qū)，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，從而對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，達(dá)到 控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。實(shí)施例二1、原料A組分的固化劑選用石灰和水泥的混合物，具體原料為風(fēng)積沙640Kg、粉 煤灰439Kg、石灰10!3Kg、水泥13Kg以及水873Kg ；B組分膨脹劑為鋁粉1. OKgo2、制法按照粉煤灰與水重量比1 1.22混合攪拌均勻制成載砂初漿，然后將載 砂初漿、風(fēng)積沙、石灰、水泥以及剩余質(zhì)量的水按配比連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，在快速?gòu)?qiáng)力攪拌 下混合均勻，充填時(shí)，將鋁粉均勻加入A組分中即可。按照上述組分制得的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的膨脹率為22%。制得的充填 材料在1. 5 2小時(shí)初凝，2小時(shí)開(kāi)始固化，8小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)0. 4MPa, 24小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá) 1. 2MPa, 72小時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到1. 8Mpa, 7天抗壓強(qiáng)度超過(guò)4. 7MPa,將本充填材料應(yīng)用于充填 采空區(qū)，可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，從而對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐， 達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，其特征在于由A、B兩種組分構(gòu)成，其中 A組分由下列原材料按以下配比組成風(fēng)積沙 300 900kg/m3 粉煤灰 300 450kg/m3 固化劑 60 120kg/m3 水630 1000kg/m3B組分為膨脹劑，其含量為0. 3 ^g/m3 充填時(shí)，將A組分與B組分混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，其特征在于所述的膨脹劑是 鋁粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，其特征在于所述的固化劑是 水泥、石灰、石膏粉中的一種或一種以上。
4.一種權(quán)利要求1所述風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料的制法，其特征在于包括如下步驟(1)制備A組分a、初漿預(yù)制按照粉煤灰與水重量比1 1. 2 1. 3，混合攪拌均勻備用；b、A組分制備將初漿、風(fēng)積沙、固化劑以及剩余質(zhì)量的水連續(xù)輸入攪拌槽內(nèi)，并快速 強(qiáng)力攪拌混合均勻；(2)充填時(shí)，將B組分膨脹劑均勻加入A組分中。
全文摘要
本發(fā)明屬于采礦領(lǐng)域，特別涉及一種在充填法采礦中使用的風(fēng)積沙基流體膨脹充填材料，該材料由A、B兩種組分構(gòu)成，A組分由下列風(fēng)積沙、煤灰、固化劑和水組成，B組分為膨脹劑，充填時(shí)，將A組分與B組分混合。本充填材料能夠充分利用風(fēng)積沙，節(jié)約了能源，而且具有良好的膨脹性，膨脹率可達(dá)10％～30％，能夠主動(dòng)施壓接頂充填采空區(qū)，從而有效控制地表，使地表無(wú)擾動(dòng)；本充填材料還具備良好的流動(dòng)性，靠自然高差勢(shì)能達(dá)到自流，不需憑借機(jī)械外力；本充填材料的制作步驟簡(jiǎn)單可以滿足及時(shí)充填、充分接頂、快速凝固的要求，經(jīng)本充填材料充填的條帶會(huì)對(duì)上覆巖層進(jìn)行有效的支撐，從而達(dá)到控制地表變形、保護(hù)地面建筑物和附著物的目的。
文檔編號(hào)C04B28/10GK102101789SQ20101061508
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉樹(shù)江, 宋玉璽, 崔云德, 李志佩, 王向宏, 王德良, 王振剛, 王葦, 石建新, 郭傳軍, 韓吉玉 申請(qǐng)人:淄博市王莊煤礦