[发明专利]一种薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料及其制备方法，包括如下原料制成：粉煤灰、水、水泥、生石灰和石膏。本发明制备的薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料为似膏体，充填在沿空留巷中，凝固时间短，强度高，成本低，可以在地面配浆后注入井下，维护成本低，缓解接续紧张，减少掘进工程量，降低冲击地压发生风险，减少煤柱损失，提高煤炭采出率，增加经济效益。

技术领域

本发明属于无煤柱开采沿空留巷技术领域，具体涉及一种薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料及其制备方法。

背景技术

随着节能降耗、绿色生产工艺的不断创新和转化，特别是随着煤炭资源的日渐减少，优质藏矿资源的日渐枯竭，煤炭企业早已完成从早期传统的低水准、粗犷、掠夺型开采方式，到依靠技术进步的资源节约、高效利用、工艺绿色环保生产方式的转变。

目前，在薄及中厚缓倾斜煤层采煤工作面开采中，沿空留巷技术已相当成熟。所谓“沿空留巷”是上区段采煤工作面开采后，在采空区边缘铺设一定宽度的充填材料，使采面一顺或两顺保留下来为下一区段采煤工作面继续服务。充填材料一般采用膏体充填体。“沿空留巷”是煤矿实现无煤柱开采的一项重大技术改革，不仅可提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛采煤工作面，而且在控制煤矿重大事故灾害方面也具有巨大的优越性。在上述充填材料中，有不少是利用井下矸石作为充填材料。目前充填材料使用矸石，矸石颗粒较大，充填成本占比较高，并且，费时费力，稳凝时间长等缺点。

鉴于以上原因，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料及其制备方法，本发明的充填材料维护成本低，减少掘进工程量，大大缓解接续紧张，减少煤柱损失，提高煤炭采出率，增加经济效益。

本发明的第一目的，提供了一种薄煤层及中厚煤层沿空留巷充填材料，包括如下原料制成：粉煤灰、水、水泥、生石灰和石膏。

进一步的，按照重量份，包括如下原料制成：粉煤灰30-40份、水40-46份、水泥6-12份、生石灰8-14份和石膏1-3份。

进一步的，按照重量份，包括如下原料制成：粉煤灰34-36份、水42-44份、水泥8-10份、生石灰10-12份和石膏1.5-2.5份。

进一步的，按照重量份，包括如下原料制成：粉煤灰35份、水43份、水泥9份、生石灰11份和石膏2份。

进一步的，所述的粉煤灰的粒径≤5mm。

本发明人经过大量试验发现，当粉煤灰的粒径≤5mm时，不但具有较好的强度，而且不容堵管，粒径增大强度虽然会一定程度的增加，但是很容易堵管，因此，本发明中粉煤灰粒径选择≤5mm。

进一步的，所述的生石灰中氧化钙的含量≥65％。

生石灰遇水时发生反应，反应过程为放热反应，本发明人经过大量的试验，发现，当生石灰中氧化钙的含量≥65％时，充填材料各原料混合后可以使浆液温度达到100℃以上，使浆体凝固成似膏体，氧化钙的含量低时，浆体不能凝固。

进一步的，所述的水泥的标号≥425MPa。

本发明人经过大量试验筛选出采用上述的水泥，制备的充填材料具有较高的强度。

进一步的，所述的充填材料的初凝时间4-5h，稳凝时间≥8h，达到抗压强度时间为24-25h。

进一步的，所述的充填材料的容重为1.3-1.5t/m³。

本发明的充填材料混合后形成似膏体，本发明的充填材料的施工方法如下：