[发明专利]高水膨胀充填材料

说明书

技术领域

本发明属于建筑物、水体、铁路下(简称“三下”)采煤技术领域，具体涉及一种在充填 法采煤中使用的膨胀充填材料。

背景技术

我国有丰富的煤炭资源，储量居世界前列，大小煤田遍布于全国各地。在煤田上方有数 量众多的建筑物、水体和铁路、高级公路，各矿区都不同程度地存在压煤的问题。长期以来， 我国煤矿采煤方法主要采用村庄(城镇)搬迁、条带开采和充填开采这几种方法。

其中，按照充填材料和输送方式，矿山充填开采技术主要有以下几种：

1、干式充填：是将采集的块石、砂石、土壤、工业废渣等干式充填材料用人力、重力或 机械设备运送到待充填区域，形成可压缩的松散充填体。这样的充填劳动强度大、作业成本 高、采场充填时间长、生产效率低等缺点，而且充填效果不理想。

2、水力充填：是借助水力将尾矿充入井下采空区。其不足之处是：水力充填的充填材料 缺乏内聚特性，不能形成稳固自立的充填体，且采场需要大量脱水。

3、胶结充填：普遍采用硅酸盐水泥或其它胶凝材料添加到低浓度水砂充填料中，质量浓 度60％～68％，既提高了充填体强度，又易于实现输送。但该工艺在使用中存在料浆凝固慢、 离析分层、强度低且不均匀等现象，而且还具有井下脱水时胶凝材料及细粒级尾砂易流失， 井下废水、细泥污染环境，排水、排泥费用高，采场回采周期长，生产效率低等问题。

对于煤矿充填来说，一般所用充填骨料主要为煤矸石、河砂、劣质土等固体废弃物，细 料一般为粉煤灰、高炉炉渣等。其不足突出表现为3个问题：1)充填料接顶困难，充填效果 差。由于膏体或似膏体料浆流动性差，很难保证充填均匀，尤其料浆固化后干缩30％左右， 难以达到控制地表沉陷的目的。2)输送成本高。煤矿资源不像金属矿体那样相对集中在较小 的范围，平面延展的范围通常很大，充填料需要长距离输送，采用泵送方式的膏体或似膏体 充填势必增加充填成本。3)煤矸石破碎成本增加充填成本。

发明内容

本发明提供一种膨胀充填材料，目的是解决中厚以下煤层采空区充填的主动接顶和长距 离输送问题。

本发明具体采用了如下技术方案：

一种膨胀充填材料，是由粉煤灰、膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂和水组成的料浆； 其原料配比如下：

其固液比为1∶1.2～1.5，比重为1.35，膨胀率为10～30％。

所述膨胀剂是铝粉；所述延缓剂是石膏粉；所述速凝剂是铝氧熟料；所述固化剂是石灰、 水泥或其任意混合物。

本发明膨胀充填材料的制法，包括如下步骤：

1、粉煤灰浆预制：按照粉煤灰与水重量比1∶1.2～1.5，在搅拌下混合均匀备用。

2、固化剂浆制备：按照膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂和水重量比1∶1.2～1.5进行 径流搅拌，搅拌均匀后备用。

3、料浆制备：粉煤灰浆和固化剂浆按照流量比15～25∶1连续进入搅拌槽内，搅拌均匀 即制成充填料浆。

本发明的优点是：

1、具有膨胀性：膨胀率10％～30％，主动施压接顶充填采空区，有效控制地表无扰动。

2、流动性好：不需机械外力，达到自流。

3、初凝1.5～2小时，固化8小时强度达0.4MPa，24小时强度达1MPa，7天强度超过 1.5MPa。

具体实施方式

下面结合实施实例进一步阐述本发明，本发明的实施实例只是对本发明的解释而不能限 制本发明，在与本发明权利要求书相当的范围内，均在本发明保护范围之内。

实施例

1、配比：粉煤灰300～400Kg，膨胀剂0.2～1Kg，延缓剂0.6～0.8Kg，速凝剂0.1～ 0.3kg/m³，固化剂30～100Kg。固液比为1∶1.2～1.5。

2、制法：按照粉煤灰与水重量比1∶1.2～1.5，在搅拌下混合均匀制成粉煤灰浆；按 照膨胀剂、延缓剂、速凝剂、固化剂和水重量比1∶1.2～1.5进行径流搅拌，搅拌均匀后制 成固化剂浆；粉煤灰浆和固化剂浆按照流量比15～25∶1连续进入搅拌槽内，搅拌均匀即制 成充填料浆。