[发明专利]一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿采空区充填技术领域，涉及一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法，广泛适用于煤矿采空区充填、巷道封闭及井下防火墙的构筑。

背景技术

据统计，我国的煤炭资源储存总量中有超过30%的煤炭埋藏在水体下、建筑下、路桥下（简称“三下”）等不宜开采或开采后不允许产生塌陷的区域。随着露天煤矿及埋藏较浅煤炭资源储量的减少，煤炭产出率已逐渐不能满足国内生产需求，探索如何对深层及“三下”煤炭资源的开发利用及对后续问题的妥当处置已经受到了政府部门的普遍关注，国内相关机构也作了大量研究，取得了不少成果。但深层煤炭的开采仍面临许多严峻的问题，在我国因煤炭开采造成的地面塌陷已达60万多公顷，且每年新增沉陷面积达4万多公顷，同时地面塌陷在地质、环保和安全等方面的负面影响也是不可估量的，如何解决因地下煤炭资源的采出而产生的底面塌陷问题已成为煤炭行业亟需解决的一个问题。

我国“三下”煤矿传统开采技术有离层注浆、条带式开采，其中离层注浆不能有效控制地表下沉、成本高、效率低；条带式开采，资源回收率低、资源浪费严重。本世纪初，一些专家提出了充填采煤的思想，充填开采不仅能有效控制地表下沉，且资源回收率可达90%以上，然而原始充填方法存在着接顶困难、充填效果差、充填成本较高等一系列的不足。据统计，在我国充填法开采的地下矿山中，充填成本占采矿成本的1/3左右，充填成本中充填材料又占80%以上，其中水泥成本约占充填材料的50%。昂贵的充填成本不仅给矿山开采造成巨大的经济压力，而且还严重制约充填采矿技术的应用发展，为降低充填成本、扩大充填应用的范围，近年来研究人员致力于水泥替代品研究，提出了膏体充填开采。膏体充填开采作为绿色开采技术的重要组成部分，是解决深层和“三下”压煤开采及实现煤矿安全生产的理想途径。膏体充填的原料主要是硅酸盐水泥、外加剂以及煤矸石、粉煤灰、炉渣、河沙或城市固体垃圾等固体废物。充填原料来源广泛，可以将煤矿遗留下来的矸石、城市生活垃圾及工业废渣回收利用，大大降低了充填采煤的成本，提高了煤矿的经济效益和社会环境效益。

随着煤矿开采技术的发展，对充填成本提出了进一步的要求，如何在上述现状的基础之上进一步降低膏体充填材料的成本，仍是该领域研究的热点问题。相关专家和学者尝试将发泡混凝土应用到回填作业中，节约了充填料浆，取得了一定的成果，但仍面临充填成本较高，未能有效处置煤矿采空区固体废弃物，环境效益未能满足要求等问题。受以上研究成果的启发，将混凝土发泡技术引入到充填材料制备中，可以有效解决成本较高及固体废弃物的处置问题，但仍存在充填体发泡倍数较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法，广泛适用于煤矿采空区充填、巷道封闭及井下防火墙的构筑。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料，其特征在于它是由A组分和B组分组成（二者合计百分之百），A、B组分配方的重量百分比如下：