[发明专利]利用煤矸石或建筑垃圾代替煤矿黄泥灌浆和充填的材料

说明书

本发明公开了一种利用煤矸石或建筑垃圾制作成发泡混凝土来代替黄泥注浆中的黄土的制作方法，包括以下步骤：(1)将煤矸石或建筑垃圾粉碎，形成粉末或颗粒；(2)在步骤(1)产生的粉末或颗粒中加入水泥、粉煤灰和水，充分搅拌，形成煤矸石或建筑垃圾混凝土浆料；(3)通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与步骤(2)产生的煤矸石或建筑垃圾混凝土浆料均匀混合，形成煤矸石或建筑垃圾发泡混凝土浆料使用黄泥灌浆技术对煤矿井上下进行灭火或防自然。本发明还提供了将上述混凝土浆料应用在煤矿采空区、井下巷道以及远距离注浆充填的过程中，可广泛应用于煤矿开采技术领域。

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，具体是指发泡混凝土的制作方法及利用发泡混凝土的施工方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源材料，在经济能源结构中占据很重要的位置，在原煤产量快速增长的同时，必须保证矿井的安全高效开采，矿井火灾是煤矿的主要自然灾害之一。而煤层自燃又是矿井火灾的主要形式。近年来，综采放顶煤技术得到大力的推广和应用，使煤矿生产效率大幅提高，但该方法冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重，使得矿井煤层自燃发火频繁发生，已成为制约矿井安全生产与进一步发展的主要因素之一。

井下煤层自燃的主要条件是煤层与空气接触发生氧化反应，从而产生热量，又因空气不流通造成热量的堆积，从而达到煤层的燃点发生自燃现象，并且因外部散热条件好，所以煤层自燃一般是由内部向外部燃烧，因此如若当人为察觉时，一般都已无法控制。所以防范煤层自燃应当切断煤层与空气的接触，从源头防止自燃的发生。

煤矿灭火或防煤层自燃的阻化剂材料技术在美国、波兰等国家得到了较好的应用；近些年来，阻化剂技术在我国也得到推广应用。该技术主要是让水溶液附着在易被氧化的煤体表面，惰化煤体表面的活性结构，阻止煤与氧气的接触的作用，此项技术的技术含量高。煤矿灭火或防煤层自燃的惰性气体技术从20世纪70年代开始在德、法、英等发达国家煤矿中大量使用；从80年代起，我国开始了氮气防灭火技术的研究与推广，此项技术成本高。近年来，煤矿灭火或防煤层自燃的凝胶技术在我国得到较广泛应用。凝胶分为无机凝胶和高分子凝胶两大类，其防灭火机理是凝胶通过钻孔或煤体裂隙进入高温区，其中一部分未成胶时在高温下水分迅速汽化，快速降低煤表面温度，残余固体形成隔离层，阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃；而流动的部分混合液随着煤体的温度的升高，在不远处及煤体孔隙里形成胶体，包裹煤体，隔绝氧气，使煤氧化、放热反应终止；干涸的胶体还可以降低原煤体的孔隙率，使得通过的空气量大大减少，从而抑制复燃，此项技术成本技术含量都高。

目前黄泥灌浆虽然可以防止煤矿自然阻止火灾的发生，但是现有注浆防灭火系统，浆液流失量大，注浆效率低，停止注浆后，风流渗透流畅，复燃很快。只有有效提高浆液的浓度才能真正使浆液发挥防灭火的作用。但黄泥灌浆的主要材料是黄土，但是黄土成本较高，从而影响了进一步的使用。

因此，一种能够解决上述问题的技术有待提出。

发明内容

为了解决煤矿灭火和防煤层自燃在技术含量低、成本高、环保等一系列问题，利用煤矿煤矸石或建筑垃圾，本发明提出了一种利用煤矸石或建筑垃圾能够生产具有多种用途的煤矸石或建筑垃圾发泡混凝土，该发泡混凝土能够用于煤矿灭火或防止煤层自燃以及矿井巷道采空区的充填材料。

本发明提供的技术方案为：

一种煤矸石或建筑垃圾发泡混凝土的制作方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石或建筑垃圾粉碎，形成粉末或颗粒；

(2)在步骤(1)产生的粉末或颗粒中加入水泥、粉煤灰和水，充分搅拌，形成煤矸石或建筑垃圾混凝土浆料；

(3)通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与步骤(2)产生的煤矸石或建筑垃圾混凝土浆料均匀混合，形成煤矸石或建筑垃圾发泡混凝土浆料。

进一步地，步骤(1)中形成的粉末或颗粒的粒径为3mm以下。