[发明专利]一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。

煤矸石是煤伴生废石。在掘进、开采和洗煤过程 中排出的固体废物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。含碳20%～30%有些含腐殖酸。中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰可作为混凝土的掺合料。但是现有技术混凝土中粉煤灰的利用率低（即掺加量小），使之难以消纳电力工业排放的粉煤灰废料，环保效果也就不明显。随着电力工业的迅速发展，粉煤灰的排放量急剧增长，废渣污染环境，占用土地，浪费资源，因此寻求粉煤灰的出路，是一个迫切需要解决的重要课题。

微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，英文为Microsilica or Silica fume。是铁合金在冶炼硅铁和工业硅（金属硅）时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO₂和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除尘环保设备进行回收。微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高混凝土的流变性能。微硅粉的平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，可以填充在水泥颗粒空隙之间，提高混凝土强度和耐久性。

申请号为：02145121.4的发明专利《环保型高性能预拌混凝土及其制备方法》中公开了一种对固体工业废料矿粉、粉煤灰和液体工业废料即混凝土工厂回收水进行利用的预拌混凝土，但是其中矿粉、粉煤灰的掺量仍然很小，最高量也仅为9.4%。

而申请号为：200810229931.3的发明专利《一种预拌混凝土及其生产方法》公开了一种预拌混凝土，利用废弃尾矿和粉煤灰生产预拌混凝土，但是粉煤灰的用量也仅是占总料的4%左右，而矿粉也仅为10%左右。粉煤灰的掺量依然较低。

申请号为：200910051256.4的发明专利《使用煤矸石炉渣替代部分天然砂的预拌混凝土》公开了一种使用煤矸石炉渣代替部分天然砂的预拌混凝土，增加废弃物的利用途径，但是其中煤矸石用量8-10%，仍然没有高效的解决了煤矸石废弃物的利用。

申请号为：200910074628.5的发明专利《矿用高耐久性轻质喷射混凝土》公开了采用水泥、炉渣、砂、粉煤灰、矿渣微粉、硅灰、速凝剂、水按比例制备的混凝土，但是该混凝土中应用了较多的炉渣，粉煤灰的用量低，环保效果差。

在采矿过程中经常使用到喷射混凝土施工工艺，该工艺是否合理决定着施工质量的优劣，施工中涉及许多的细节问题，都与保证喷射混凝土的强度有关，优选施工工艺和合理选择混凝土是质量控制的关键。喷射混凝土施工工艺流程主要有：干喷法、潮喷法、湿喷法、混合喷射法等。

现有的喷浆工艺在喷浆施工中粉尘量大、回弹量多，严重污染井下空气和作业环境，并造成浪费，影响锚网支护技术，现有的喷浆材料难以满足井下复杂条件的需求。

传统喷浆材料现场拌混配比不易掌握，工人操作随意性大，回弹率高达35-40%，粘聚性差，严重影响喷浆质量，喷浆次数增多；拌混时粉尘污染大，操作工人多，机械设备增加，影响进行安全生产并危害工人身心健康。

发明内容