本發(fā)明涉及填充領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)充填材料及其制備方法和使用方法。
背景技術(shù)：
1、輕質(zhì)充填材料主要應(yīng)用于煤礦小窯破壞區(qū)填充，現(xiàn)有小窯破壞區(qū)充填主要使用超高水充填材料，該材料施工工藝簡單。但當(dāng)填充后需要通過選煤去除煤中混雜的充填材料時(shí)，由于大多數(shù)選煤廠采用重介質(zhì)選煤，該方法要求被洗選出的雜質(zhì)（包含充填材料）密度大于煤才能將煤和雜質(zhì)分開，而超高水的結(jié)晶水填料的密度約為1.2t/m3，小于煤（如無煙煤），從而無法洗選出該充填材料，進(jìn)而由于充填材料的存在，導(dǎo)致最后得到的煤雜質(zhì)比較多，影響了煤的使用效果。
2、同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，由于超高水充填材料使用的水灰比比較高，得到的充填材料凝固后凝結(jié)體內(nèi)含有大量的結(jié)晶水，該凝結(jié)體被煤機(jī)切割后水容易析出，進(jìn)而容易造成煤機(jī)的皮帶機(jī)打滑甚至煤層潰倉。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種容易洗選，且不易有結(jié)晶水析出的輕質(zhì)充填材料。
2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果，采用了以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、一種輕質(zhì)充填材料，其制備原料包括質(zhì)量比為1:1的組合物a和組合物b，組合物a按質(zhì)量份包括以下組分：水60-75份，硅酸鹽水泥熟料70-75份，粉煤灰15-22份，過碳酸鈉8-10份；
4、組合物b按質(zhì)量份包括以下組分：水60-75份，石灰25-30份，石膏47-50份，石粉8-18份，穩(wěn)泡劑10-12份；
5、所述輕質(zhì)充填材料的制備方法包括以下步驟：
6、（1）將組合物a中的硅酸鹽水泥熟料研磨至比表面積在300㎡/kg以上，然后和粉煤灰和過碳酸鈉混合，加水制得漿料a；將組合物b中的石灰、石膏、石粉、穩(wěn)泡劑混合，加水制成漿料b；
7、（2）將漿料a和和漿料b分別進(jìn)行輸送后，將漿料a和漿料b混合，攪拌均勻，制得材料漿液（即為輕質(zhì)充填材料）；所述材料漿液被填充至需要填充的位置后，能夠固化成型，得到填充體，所述填充體的密度為300-900kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0.23-16mpa。
8、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述步驟（2）為將漿料a和和漿料b分別輸送50-2000米后，將漿料a和漿料b混合。
9、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述硅酸鹽水泥熟料中，熟料和石膏的含量＞80%；所述步驟（2）中輸送流量為10立方米/小時(shí)，輸送送漿料a和漿料b的管路內(nèi)徑為32毫米。
10、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述硅酸鹽水泥熟料中，熟料和石膏的含量＞80%。有效成分含量高，能很好的滿足要求。
11、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述粉煤灰為一級粉煤灰。
12、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述石灰和石膏的有效成分在90%以上，石灰和石膏0.08毫米細(xì)度篩篩余均＜10%。這樣，反應(yīng)更加充分。
13、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一種或組合。
14、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟（1）中，將組合物a中的硅酸鹽水泥熟料研磨至比表面積在300㎡/kg以上，然后和粉煤灰和過碳酸鈉混合，加水?dāng)嚢?-5分鐘，制得漿料a；將組合物b中的石灰、石膏、石粉、穩(wěn)泡劑混合，加水?dāng)嚢?-5分鐘制成漿料b。
15、作為進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟（2）中，將漿料a和漿料b混合，攪拌1分鐘，制得溫度為16-25℃材料漿液。
16、本發(fā)明還提供了上述所述的輕質(zhì)充填材料的使用方法，其使用方法為：將材料漿液填充至需要填充的位置進(jìn)行填充，待材料漿液固化成型后，得到填充體；所述需要填充的位置為井下巷道需要填充的位置；如：井下空區(qū)或空巷。
17、本發(fā)明中，通過石灰與水反應(yīng)放熱提供熱量，促使過碳酸鈉與水反應(yīng)生成氧氣氣泡，協(xié)同穩(wěn)泡劑延長泡沫存在時(shí)間，配合石粉增加組合物b、漿料a和漿料b的流動性和和易性，同時(shí)可以用石粉調(diào)整填充體的強(qiáng)度，進(jìn)而得到密度小，抗壓強(qiáng)度范圍廣的填充體。
18、通過添加粉煤灰，增加組合物a、漿料a和漿料b的流動性和和易性。各種物質(zhì)相互協(xié)同，相互配合，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的輕質(zhì)充填材料。
19、同時(shí)，由于現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備（例如注漿泵）難以調(diào)整，為保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，會調(diào)整組合物a和組合物b的質(zhì)量比為1:1。另外，由于石膏容易吸收水分，使得漿料易于凝結(jié)，進(jìn)而不易導(dǎo)致因水添加過多不易凝結(jié)，保證正常生產(chǎn)。
20、本發(fā)明具有如下有益效果：
21、1、本發(fā)明制備方法有益效果包括：
22、由于漿料a和漿料b是分別進(jìn)行輸送的，在輸送過程中，漿料a溫度較低，過碳酸鈉不易反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，而漿料b在輸送過程中，石灰與水反應(yīng)，放出熱量，待到達(dá)指定位置時(shí)，由于漿料b溫度較高，當(dāng)漿料a和漿料b混合后，混合物（材料漿液）溫度較高，促使過碳酸鈉與水反應(yīng)，放出氣泡，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的輕質(zhì)充填材料。相比于漿料a和漿料b先混合再輸送，能夠極大的提高輸送距離。對于空間限制比較高的地方，如煤礦井下，由于空間有限，運(yùn)輸固體材料非常困難。通過固體材料與水混合，再通過管路送進(jìn)去，相比于漿料a和漿料b先凝結(jié)再運(yùn)輸，能夠節(jié)省大量的運(yùn)輸資源，降低運(yùn)輸成本，降低能耗。同時(shí)，漿料a和漿料b先運(yùn)輸后混合，還可以降低填充體的密度，在抗壓強(qiáng)度需求比較高的時(shí)候，能極大滿足生產(chǎn)的需要，產(chǎn)生了意料不到的技術(shù)效果。
23、2、本發(fā)明填充體有益效果包括：
24、2.1、輕質(zhì)性。本發(fā)明充填體密度為300-900kg/m3，小于水，填充體可水選，能夠通過水選，去除煤礦中的輕質(zhì)充填材料，進(jìn)而使得煤礦中不易有充填材料，提高了煤的純度。
25、2.2、抗壓強(qiáng)度范圍廣。本發(fā)明制備的輕質(zhì)充填材料抗壓強(qiáng)度可在0.23-16mpa之間調(diào)整，抗壓范圍廣。相比于現(xiàn)有技術(shù)超高水充填材料抗壓范圍窄（一般為1.0-1.5mpa之間），增加了抗壓強(qiáng)度范圍，應(yīng)用范圍更加寬泛。
26、2.3、整體性：能夠根據(jù)不同需要，現(xiàn)場澆筑，由于材料進(jìn)入井下巷道時(shí)是液體狀，液體會充滿每個(gè)空間，能夠與巷道結(jié)合密實(shí)，進(jìn)而也具有很好的耐水性。
27、2.4、不會析出結(jié)晶水：本發(fā)明配方由于水灰比小，用水量小，水全部參與了水化反應(yīng)，凝結(jié)體內(nèi)無結(jié)晶水，故不會有結(jié)晶水析出，不會造成煤機(jī)的皮帶機(jī)打滑甚至煤層潰倉。相比于現(xiàn)有技術(shù)超高水充填材料，其凝結(jié)體含有大量結(jié)晶水，產(chǎn)生了意料不到的技術(shù)效果。
28、2.5、環(huán)保性：所使用的主要原料為自然界中存在的硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料，不含有害物質(zhì)，對環(huán)境無污染且無消防隱患。
29、2.6、經(jīng)濟(jì)性：綜合造價(jià)低。
1.一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，其制備原料包括質(zhì)量比為1:1的組合物a和組合物b，組合物a按質(zhì)量份包括以下組分：水60-75份，硅酸鹽水泥熟料70-75份，粉煤灰15-22份，過碳酸鈉8-10份；
2.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述步驟（2）為將漿料a和和漿料b分別輸送50-2000米后，將漿料a和漿料b混合。
3.如權(quán)利要求2所述的一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述硅酸鹽水泥熟料中，熟料和石膏的含量＞80%；所述步驟（2）中輸送流量為10立方米/小時(shí)，輸送漿料a和漿料b的管路內(nèi)徑均為32毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述粉煤灰為一級粉煤灰。
5.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述石灰和石膏的有效成分均在90%以上，石灰和石膏0.08毫米細(xì)度篩篩余均＜10%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料，其特征在于，所述石粉包括石灰石粉、白云石粉、石英粉中的一種或組合。
7.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，將組合物a中的硅酸鹽水泥熟料研磨至比表面積在300㎡/kg以上，然后和粉煤灰和過碳酸鈉混合，加水?dāng)嚢?-5分鐘，制得漿料a；將組合物b中的石灰、石膏、石粉、穩(wěn)泡劑混合，加水?dāng)嚢?-5分鐘制成漿料b。
8.如權(quán)利要求7所述的一種輕質(zhì)充填材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，將漿料a和漿料b混合，攪拌1分鐘，制得溫度為16-25℃的材料漿液。
9.如權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)充填材料的制備方法，其特征在于，所述穩(wěn)泡劑型號ae-1450。
10.如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的一種輕質(zhì)充填材料的使用方法，其特征在于，其使用方法為：將材料漿液填充至需要填充的位置進(jìn)行填充，待材料漿液固化成型后，得到填充體；所述需要填充的位置為井下巷道需要填充的位置。