[发明专利]煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿用封孔材料，尤其是涉及一种煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料。

背景技术

煤炭为我国国民经济的快速发展提供了重要的能源支持。随着煤矿开采深度的增加，瓦斯灾害愈加严重。瓦斯抽放或抽采是解决瓦斯灾害的治本措施，成本低廉、质量可靠、使用方便的封孔材料是瓦斯抽放或抽采成功的必要关键条件之一。目前封孔材料多用聚氨酯产品或水泥砂浆。但聚氨酯封孔材料的成本较高，价格在2万元/吨左右。水泥砂浆封孔不仅操作不便，而且封孔质量差。所以，以高铝水泥、石灰、石膏等为主体材料制备的速凝高强膨胀性封孔材料又成为新的封孔材料，如申请人于2010年申请的专利号为ZL 201010172263.2、发明名称为《速凝高强膨胀性矿山封孔材料》的封孔材料以其凝固快、强度高（一天固结强度达3~4 MPa）、膨胀率高（1天最大自由膨胀率可达10%以上）等优点取得了良好的效果。但是，这些封孔材料虽然封孔效果好，但成本仍稍显高。中国专利申请CN103193449A （公布日：2013、07、10）公布了一种速凝微膨胀封孔材料，原料中添加了一些粉煤灰（燃煤电厂的废弃物），但添加量不大，虽然成本有所下降，但是膨胀率不高（从说明书公布的数据可看出，一天的自由膨胀率仅为1.2~1.8%）。而且粉煤灰目前已经作为混合材和矿物掺合料大量应用于水泥和混凝土中。而煤化工行业的废料——煤气化细灰目前仍作为废料堆积存放，并没有利用起来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝固快、具有较大的膨胀率、强度较高、成本低廉的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料是由原料煤气化细灰、硫铝酸盐水泥、、柠檬酸、生石灰、石膏、氢氧化钠按照下述重量份配制而成：

煤气化细灰30~50份，硫铝酸盐水泥25~35份，柠檬酸0.04~0.15份，生石灰5~10份，石膏20~25份，氢氧化钠2~3份。

    所述煤气化细灰的颗粒较细，比表面积为4900m²/kg，其化学成分中含有15~20%的氧化铝，40~60%的氧化硅，余量为包括氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化钛和碳等的杂质。

所述原料的重量份配比为：煤气化细灰50份，硫铝酸盐水泥25份，柠檬酸0.04份，生石灰5份，石膏20份，氢氧化钠2份。

所述原料的重量份配比可为：煤气化细灰40份，硫铝酸盐水泥30份，柠檬酸0.09份，生石灰7.5份，石膏22.5份，氢氧化钠2.5份。

所述原料的重量份配比还可为：煤气化细灰30份，硫铝酸盐水泥35份，柠檬酸0.15份，生石灰10份，石膏25份，氢氧化钠3份。

所述原料硫铝酸盐水泥的用量与生石灰加石膏之和的用量相当。

将上述原料中的粗料研磨至比表面积350~400m²/kg后与其他原料混合均匀，称量后防潮存放。浇注使用时，加入1~1.5倍的水搅拌成浆料即可。

本发明的优点在于原料中大量添加了工业固体废弃物（煤化工行业的废料）煤气化细灰，将废弃物加以利用、变废为宝的同时，使得封孔材料的成本大幅度降低，与申请人2010年申请的专利号为ZL 201010172263.2、发明名称为《速凝高强膨胀性矿山封孔材料》的封孔材料相比，在保证强度和膨胀率满足要求的前提下，其成本可从1000元/吨降至600元/吨。在本发明配比中，原料硫铝酸盐水泥与生石灰、石膏反应生成钙矾石可使封孔材料凝固；氢氧化钠的添加可引起材料早起强度的提高并使封孔材料产生膨胀；煤气化细灰由于颗粒较细（激光法测得其比表面积4900m²/kg），既能起到很好的保水作用，减少泌水，又可以调节封孔材料的膨胀率，避免封孔材料水化后因膨胀率过大而溃散；柠檬酸既可调节封孔材料的凝结时间又能提高材料的强度。

本发明的封孔材料在高水灰比［水灰比（1～1.5）:1 ］的条件下快速凝固，凝固过程中体积膨胀较大（1天自由膨胀率3-6% ），且固结体强度较高，1天强度达0.5～1MPa，七天强度可达2～3 MPa。本发明封孔材料无毒，无害，无污染，既可用于煤矿瓦斯抽放封孔，也可用于煤矿巷道壁后注浆加固的封孔以及打密闭、堵漏风等。同时由于在原料中大量使用煤气化细灰（最多可占原料的50%），因此，具有明显的环保意义，为煤化工行业的清洁生产提供了重要思路。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步的详述。