一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料及礦用充填材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采空區(qū)充填領(lǐng)域，具體地說，涉及一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料及礦用充 填材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭是我國主要的一次能源，目前我國煤炭生產(chǎn)主要依靠井工開采，井下開掘大 量硐室、巷道和采場、采空區(qū)。隨著充填開采、沿空留巷、壁后充填、密閉墻施工、支護墩柱等 的大量應(yīng)用，對水泥無機材料的性能、價格提出了更高要求，要求充填材料取材廣泛、價格 低廉、便于井下栗送、機械性能好、凝固速度可調(diào)等特點。但目前井下常用的充填材料為單 一標號的水泥作為膠結(jié)料，配合砂子、石子等制成，該類充填材料存在凝固速度調(diào)整困難、 強度變化范圍較小，充填材料僅能滿足部分充填的需要，適用范圍小。
[0003][0004] 但是，其原材料組分較多，來源不廣泛，獲取有一定困難，導(dǎo)致原材料獲取困難，成 本較高；并且該材料強度不可調(diào)，應(yīng)用范圍較小，上述諸多因素影響該充填材料的井下應(yīng) 用。
[0005] 因此，亟需開發(fā)一種能夠適應(yīng)井下各種充填要求的膠結(jié)料，避免井下根據(jù)不同工 程需要配備不同充填材料的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料 及礦用充填材料。
[0007] 為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明首先提供一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料，所述膠結(jié)料按 重量份計，包括如下組分：復(fù)合硅酸鹽水泥75~92份、硫鋁酸鹽水泥5~15份和石膏3~ 10份。
[0008] 作為優(yōu)選，所述膠結(jié)料按重量份計，包括如下組分：復(fù)合硅酸鹽水泥82~92份、硫 錯酸鹽水泥5~13份和石霄3~9份。
[0009] 進一步地，所述復(fù)合硅酸鹽水泥為PC32. 5~PC42. 5級的復(fù)合硅酸鹽水泥，所述 硫鋁酸鹽水泥為42. 5級快硬硫鋁酸鹽水泥，所述石膏為無水石膏。
[0010] 本發(fā)明所涉水泥按照GB175-2007標準采用復(fù)合硅酸鹽水泥PC32. 5~PC42. 5。 其中，復(fù)合硅酸鹽水泥中主要成分為復(fù)合硅酸鹽水泥熟料和石膏，復(fù)合硅酸鹽水泥熟料主 要成分為硅酸鈣礦物，其含量不少于66%。
[0011] 在具體應(yīng)用中根據(jù)使用要求選擇復(fù)合硅酸鹽水泥，強度要求高的情況下優(yōu)選PC 42. 5級，強度要求低的情況下優(yōu)選PC32. 5級，以達到最優(yōu)性價比。
[0012] 本發(fā)明還提供了利用前述膠結(jié)料制成的礦用充填材料。
[0013] 進一步地，所述充填材料以所述膠結(jié)料摻加粉煤灰和/或煤矸石制成。
[0014] 進一步地，所述粉煤灰的摻加質(zhì)量為所述膠結(jié)料質(zhì)量的0%~25%。
[0015] 進一步地，所述煤矸石的摻加質(zhì)量為所述膠結(jié)料質(zhì)量的32%~75%。
[0016] 作為優(yōu)選，所述粉煤灰為II級粉煤灰。
[0017] 作為優(yōu)選，所述煤矸石為粒徑為3~5_的煤矸石顆粒。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0019] 本發(fā)明制備礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料所用的原材料來源廣泛、價格低廉，制備得到的 膠結(jié)料凝結(jié)時間和抗壓強度可調(diào)。所述膠結(jié)料的凝結(jié)時間，隨硫鋁酸鹽水泥摻量的增加而 不斷縮短，抗壓強度隨硫鋁酸鹽水泥摻量的增加而不斷增加。所述膠結(jié)料與煤矸石、粉煤灰 混合配制成的礦用充填材料，具有和易性好、強度增長速度快的特性，可以滿足長距離栗送 要求，能夠滿足不同井下充填工程的需要。
【具體實施方式】
[0020] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0021] 實施例1礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料
[0022] 1、原料
[0023] 硫鋁酸鹽水泥（42. 5級快硬硫鋁酸鹽水泥）7kg、
[0024] 復(fù)合硅酸鹽水泥（PC32. 5級復(fù)合硅酸鹽水泥）84. 5kg、
[0025] 無水石膏8· 5kg。
[0026] 2、制備方法
[0027] 按上述組分混合，攪拌均勻即得。
[0028] 實施例2礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料
[0029] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于原料用量不同：
[0030] 硫鋁酸鹽水泥（42. 5級快硬硫鋁酸鹽水泥）5. 2kg、
[0031] 復(fù)合硅酸鹽水泥（PC32. 5級復(fù)合硅酸鹽水泥）91. 1kg、
[0032] 無水石膏3· 7kg。
[0033] 實施例3礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料
[0034] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于原料用量不同：
[0035] 硫鋁酸鹽水泥（42. 5級快硬硫鋁酸鹽水泥）12. 8kg、
[0036] 復(fù)合硅酸鹽水泥（PC32. 5級復(fù)合硅酸鹽水泥）82. 9kg、
[0037] 無水石膏4. 3kg。
[0038] 實施例4礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料
[0039] 本實施例與實施例1的區(qū)別在于：
[0040] 復(fù)合硅酸鹽水泥的強度等級為PC42. 5級。
[0041] 實施例5礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料
[0042] 本實施例與實施例2的區(qū)別在于：
[0043] 復(fù)合硅酸鹽水泥的強度等級為PC42. 5級。
[0044] 實施例6礦用充填材料
[0045] 1、原料
[0046] 實施例1所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料65kg、
[0047] 粉煤灰（II級粉煤灰）14kg、
[0048] 煤矸石 21kg。
[0049] 2、制備方法
[0050] 首先按上述組分配比將各原材料分別稱重，將稱重后的復(fù)合膠結(jié)料和粉煤灰倒入 攪拌機攪拌3min，材料混合均勾后加入分選完成的煤矸石，攪拌3min，最后按設(shè)計質(zhì)量濃 度倒入自來水，攪拌5min。
[0051] 實施例7礦用充填材料
[0052] 本實施例與實施例6的區(qū)別在于原料用量不同：
[0053] 實施例1所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料53. 3kg、
[0054] 粉煤灰（II級粉煤灰）13. 3kg、
[0055] 煤矸石 33. 3kg。
[0056] 實施例8礦用充填材料
[0057] 本實施例與實施例6的區(qū)別在于原料用量不同：
[0058] 實施例1所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料50kg、
[0059] 粉煤灰（II級粉煤灰）12. 5kg、
[0060] 煤矸石 37. 5kg。
[0061] 實施例9礦用充填材料
[0062] 實施例1所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料75. 6kg、
[0063] 煤矸石 24. 4kg。
[0064] 實施例10~13礦用充填材料
[0065] 將實施例6中的"實施例1所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料"分別替換為實施例2~ 5所述的礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料。
[0066] 實驗例1
[0067] 對礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料的實施例進行了標準稠度用水量、凝結(jié)時間和抗壓強度等 三個方面的性能驗證，如表1所示。
[0068] 表1實施例礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料性能測試表
[0069]
[0070] 從測試表中可以看出，復(fù)合水泥膠結(jié)料終凝時間在65-240min內(nèi)可調(diào)，其7d抗壓 強度可在41. 2-66. 6MPa范圍內(nèi)可調(diào)，且抗壓強度均較高，滿足不同充填工程的需要。
[0071] 實驗例2
[0072] 對礦用充填材料的實施例進行了塌落度、抗壓強度的性能測試，測試結(jié)果如表2 所示。
[0073] 表2礦用充填材料實施例性能測試表
[0074]
[0075] 從測試表中可以看出，礦用充填材料塌落度均大于180mm，滿足栗送的要求，其7d 抗壓強度在9. 86-15. 24MPa范圍內(nèi)，滿足不同礦用充填工程的需要。
[0076] 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料，其特征在于，所述膠結(jié)料按重量份計，包括如下組分：復(fù) 合硅酸鹽水泥75~92份、硫鋁酸鹽水泥5~15份和石膏3~10份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠結(jié)料，其特征在于，所述膠結(jié)料按重量份計，包括如下組 分：復(fù)合硅酸鹽水泥82~92份、硫鋁酸鹽水泥5~13份和石膏3~9份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膠結(jié)料，其特征在于，所述復(fù)合硅酸鹽水泥為PC32. 5~ PC42. 5級的復(fù)合硅酸鹽水泥，所述硫鋁酸鹽水泥為42. 5級快硬硫鋁酸鹽水泥，所述石膏 為無水石膏。4. 利用權(quán)利要求1~3所述的膠結(jié)料制成的礦用充填材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的充填材料，其特征在于，所述充填材料以所述膠結(jié)料摻加粉 煤灰和/或煤矸石制成。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充填材料，其特征在于，所述粉煤灰的摻加質(zhì)量為所述膠結(jié) 料質(zhì)量的〇%~25%。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的充填材料，其特征在于，所述煤矸石的摻加質(zhì)量為所述膠 結(jié)料質(zhì)量的32%~75%。8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的充填材料，其特征在于，所述粉煤灰為II級粉煤灰。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的充填材料，其特征在于，所述煤矸石為粒徑為3~5mm的煤矸 石顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明涉及采空區(qū)充填領(lǐng)域，具體公開了一種礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料及礦用充填材料。所述膠結(jié)料按重量份計，包括如下組分：復(fù)合硅酸鹽水泥75～92份、硫鋁酸鹽水泥5～15份和石膏3～10份。所述礦用充填材料以所述膠結(jié)料摻加粉煤灰和/或煤矸石制成。本發(fā)明制備礦用復(fù)合水泥膠結(jié)料所用的原材料來源廣泛、價格低廉，制備得到的膠結(jié)料凝結(jié)時間和抗壓強度可調(diào)，與煤矸石、粉煤灰混合配制成的礦用充填材料，可以滿足長距離泵送要求，能夠滿足不同井下充填工程的需要。
【IPC分類】C04B28/04, C04B22/14
【公開號】CN105314944
【申請?zhí)枴緾N201510671862
【發(fā)明人】張鎮(zhèn), 呂華文, 林健, 顏立新, 郭相平, 張占濤, 王濤, 孫志勇, 王子越, 付玉凱
【申請人】天地科技股份有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月15日