[发明专利]工业固废基无机膏体充填材料、制备方法及快速填充方法

说明书

本发明提供了一种工业固废基无机膏体充填材料、制备方法及快速填充方法，属于矿山充填技术领域。本发明提供的工业固废基无机膏体充填材料，是取粗骨料、细骨料和固废充填胶结材料混合制得。所述快速填充方法是取所述工业固废基无机膏体充填材料，经地面投料孔运至井下，再与矿井水混合均匀后，所得膏体填充浆料对采空区进行填充。本发明工业固废基无机膏体充填材料，无需井下称量、可直接加水使用，与现有的膏体充填工艺相比，减少了各种固体物料井下分类输送的难度，同时也减少了井下设备及称量系统的空间占用率，降低了井下工作强度，提高了安全系数与工作效率。

技术领域

本发明属于矿山充填技术领域，更具体地说，是涉及一种工业固废基无机膏体充填材料、制备方法及快速填充方法。

背景技术

随着井下优质资源的不断减少，“三下”资源开采逐渐成为各大矿山企业延长矿井服务年限的一个重要手段。充填采煤技术发展与革新，也逐步成为促进采矿行业发展、保护生态环境的一项重要技术手段。因此，充填技术的发展及应用也逐步成为采矿行业大势所趋的一项关键技术。膏体充填采矿技术经过多年发展，逐步得到了广泛认可与应用，同时也显露出了很多技术难点和技术瓶颈，这些也成为充填技术发展的重要制约因素。传统的矿山膏体充填技术，是将煤矸石、建筑垃圾、粉煤灰、水泥及少量外加剂等经过加工处理后，按照一定的配比与水混合，在地面制成充填浆液，通过地面注浆系统与运输管道等输送至井下采空区的工艺过程。但充填材料中煤矸石、建筑垃圾等粗骨料粒径较大，与粉煤灰等细骨料的颗粒级配、流动度、塌落度、凝固时间等技术要求严格，水泥及外加剂材料成本高，从而大大增加了膏体充填技术难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业固废基无机膏体充填材料，旨在解决现有技术中的井下采空区填充存在的充填成本高及充填难度大的问题；

本发明的另一个目的在于提供一种工业固废基无机膏体充填材料的制备方法；

本发明的最后一个目的在于提供一种工业固废基无机膏体充填材料的快速填充方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种工业固废基无机膏体充填材料，以重量份数计，制成所述工业固废基无机膏体充填材料的有效成分的原料包括：粗骨料50～65份、细骨料15～25份和固废充填胶结材料3～8份。

作为本申请另一实施例，所述固废充填胶结材料，是取改性工业副产品石膏15～20份、硅酸盐水泥熟料12～16份和外加剂0.15～0.5份经粉碎后，再加入粒化高炉矿渣粉64～73份搅拌混匀制得。

作为本申请另一实施例，所述改性工业副产品石膏是取水分含量≥12wt％的石膏(脱硫石膏、磷石膏或氟石膏)晾晒至水分含量≤8wt％，再经粗磨加工，利用循环热风加热烘干至水分＜3wt％，然后经180～200℃连续煅烧1h以上，再经磨粉制成；

所述改性工业副产品石膏的细度为80μm负压筛筛余＜2％，是以β型半水石膏为主要矿物组成的石膏粉；

所述改性工业副产品石膏的晶体发育完整，生长致密，在凝结时间、标准稠度及强度等方面均表现出优异的性能；

所述外加剂是由聚羧酸1～3份、硅酸钠0.5～1份、三聚氰胺0.5～1份混合而成。

作为本申请另一实施例，所述固废充填胶结材料的比表面积≥40m²/kg、80μm负压筛筛余＜1％。

作为本申请另一实施例，所述粗骨料为矸石、炉渣及建筑垃圾中的至少一种；

所述粗骨料，是取颗粒状的煤矸石、炉渣及建筑垃圾中的至少一种，经颚式破碎机粗碎后，再利用制砂机进行细破制成；

所述粗骨料的最大粒径＜8mm、平均粒径＜5mm；

煤矸石、炉渣或建筑垃圾的水分含量均在10wt％以下、最大粒度小于400mm。