本發(fā)明涉及煤礦井下的支護(hù)方法，具體為一種近距煤層高效充填材料。
背景技術(shù)：
在采礦過程中，充填到采場或采空區(qū)的砂、石或其他物料統(tǒng)稱為充填材料。常用充填材料的組份可以分為三大類：惰性材料、膠凝材料和改性材料。
礦山充填工藝中常用的高效外加劑主要有早強(qiáng)劑和減水劑兩種。早強(qiáng)劑能提高充填體早期強(qiáng)度和縮短凝結(jié)時(shí)間，但對(duì)后期強(qiáng)度無明顯影響，減水劑能減少拌合料的用水量，在坍落度相同的條件下可以提高充填料漿的濃度。
粉煤灰是從燃煤的熱電廠鍋爐煙氣中收集到的細(xì)粉末，也稱為飛灰，其成分與高鋁粘土相近，主要以玻璃體狀態(tài)存在。國內(nèi)外對(duì)粉煤灰的性能進(jìn)行了廣泛的研究，在利用粉煤灰代替部分水泥做膠凝劑方面做了大量的試驗(yàn)工作，某些礦山已在充填材料中摻加粉煤灰以提高充填體強(qiáng)度，并用粉煤灰代替部分水泥。在高濃度或膏體充填料漿中，適量粉煤灰的存在可降低管道輸送阻力并改善膏體的泵送性能。但是矸石塊、粉煤灰以及其他相應(yīng)材料配方的配比如何選擇并沒有科學(xué)的依據(jù)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了矸石塊、粉煤灰在煤層充填中應(yīng)用的問題，提供了一種近距煤層高效充填材料。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水84~134份，普通硅酸鹽水泥164~174份、粉煤灰0~44份，矸石塊及石子425~452份，河砂227~291份，早強(qiáng)劑2.8~5.5份，減水劑3.2~3.5份，其中矸石塊和石子分別所占兩者總量的質(zhì)量份數(shù)為矸石塊占85~452份，石子占0~340份。
充填成本是采用膠結(jié)充填采礦法的礦山中占總成本較高的一塊，充填材料的費(fèi)用又是構(gòu)成充填成本的主要部分。因此礦山在選擇充填材料時(shí)，必須要保證充填材料的來源廣、成本低，選用矸石塊、粉煤灰等固體工業(yè)廢料做充填料，不僅成本低廉，而且可以解決礦山企業(yè)的工業(yè)排污問題。目前大多數(shù)膠結(jié)充填礦山，充填料漿都采用管道輸送的方式，所以充填料漿的流動(dòng)性必須滿足管道輸送的要求。合理利用水泥，充分發(fā)揮水泥的潛在作用以及用廉價(jià)的膠凝材料代替或部分代替水泥是降低充填成本的一個(gè)重要途徑。在滿足其他原則的條件下，應(yīng)設(shè)計(jì)簡單的料漿配合比和制漿系統(tǒng)，只有在充填規(guī)模大、充填材料來源豐富和充分考慮了綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的前提下，才可考慮多種物料的搭配方式。充填體強(qiáng)度必須滿足采礦工藝的要求。在控制充填總成本的前提下，選擇合理的骨料級(jí)配，調(diào)整各種充填材料的含量，可以有效的保證充填體強(qiáng)度，滿足采礦工藝要求。
水泥中產(chǎn)生強(qiáng)度的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣和石膏。膏體膠結(jié)料中的用水量，需要滿足參與水泥的水化作用的水量，滿足集料的吸附水量，同時(shí)又要滿足混合料的泵送要求。
通過試驗(yàn)手段得到充填體在不同齡期、不同配比條件下的單軸抗壓強(qiáng)度、坍落度等參數(shù)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得到較優(yōu)配比方案。
本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明利用大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析確定了矸石塊、粉煤灰在煤層充填中的合適配比。本發(fā)明的材料來源廣、成本低，能解決礦山企業(yè)的排污問題，同時(shí)材料單軸抗壓強(qiáng)度、坍落度等滿足要求。
具體實(shí)施方式
近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水84~134份，普通硅酸鹽水泥164~174份、粉煤灰0~44份，矸石塊及石子425~452份，河砂227~291份，早強(qiáng)劑2.8~5.5份，減水劑3.2~3.5份，其中矸石塊和石子分別所占兩者總量的質(zhì)量份數(shù)為矸石塊占85~452份，石子占0~340份。
具體實(shí)施過程中，
水泥細(xì)度為0.08mm，方孔篩余6.5%，平均粒徑12.6μm，D10=9μm，D50=18μm，D90=47μm，比表面積3100cm2/g?；瘜W(xué)成分：MgO為2.02%，SO3為2.6%，燒失量4.18%。標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量27.8%。
實(shí)施例1
近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水134份，普通硅酸鹽水泥164份、粉煤灰44份，矸石塊85份，河砂227份，石子340份，早強(qiáng)劑2.8份，減水劑3.2份。
實(shí)施例2
近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水84份，普通硅酸鹽水泥174份、矸石塊452份、河砂291份、早強(qiáng)劑5.5份，減水劑3.5份。
實(shí)施例3
近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水127份，普通硅酸鹽水泥169份、粉煤灰25份，矸石塊及石子440份，河砂256份，早強(qiáng)劑4份，減水劑3.3份，其中矸石塊和石子分別所占兩者總量的質(zhì)量份數(shù)為矸石塊占99份，石子占270份。
實(shí)施例4
近距煤層高效充填材料，其中各組分所占質(zhì)量份數(shù)如下，水101份，普通硅酸鹽水泥165份、粉煤灰39份，矸石塊及石子440份，河砂280份，早強(qiáng)劑3.5份，減水劑3.4份，其中矸石塊和石子分別所占兩者總量的質(zhì)量份數(shù)為矸石塊占260份，石子占140份。