[发明专利]一种不脱水微膨胀全尾砂充填固结剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不脱水微膨胀尾砂充填固结剂及其制备方法，属于建筑材料和矿用材料技术领域。 

  

背景技术

20世纪60-70年代，中国开始开发和应用尾砂胶结充填技术。在这一阶段尾砂胶结充填技术研究内容主要包括充填骨料的物理力学性质和化学成分对充填体的影响、充填料与围岩的相互作用、充填体的稳定性和充填胶凝材料。这一时期的胶结充填均为传统的混凝土充填，即完全按建筑混凝土的要求和工艺制备和输送胶结充填料。这种传统的粗骨料胶结充填输送工艺复杂，且对物料的级配要求较高，因而一直未获得大规模推广使用。到20世纪70-80年代，几乎被细砂胶结充填完全取代。因细砂胶结充填兼有胶结强度和适于管道水力输送的特点，细砂胶结充填以尾砂、天然砂和棒磨砂等材料作为充填骨料，以水泥为主要胶结剂，集料与胶结剂通过搅拌制备成料浆后，以两相流管道输送方式输入采场进行充填。 

尾砂胶结充填虽然具有较高的生产能力和良好的管道输送特性，但由于使用大量水泥作为胶结剂，使充填成本增加，而且受自流管道输送浓度限制，普通的尾砂胶结充填质量浓度不高(一般70％以下)，充入采场后，大量的水份必须通过滤水设施排出，不仅增加了排水费用、污染了井下环境，而且降低了充填体强度。 

为进一步降低采矿成本，提高充填质量，保护地表环境，20世纪90年代以来，发展了以胶固粉为固结剂的新型充填技术。胶固粉相对于水泥来说，具有宽容度很大，固结强度大，不易堵塞管道等优点，但充入采场后，大量的水份仍然需要通过滤水设施排出，而且充填接顶十分困难。为了解决这些生产难题，急需研制出一种不脱水微膨胀尾砂充填固结剂。 

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种不脱水微膨胀全尾砂充填固结剂以及制备方法。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种充填固结剂，其特殊之处在于：包括以下重量份数的原料制成：

矿粉35-45份，赤泥15-25份，水泥熟料15-25份，氟石膏5-10份，膨胀剂1-3份，其余为粉煤灰。

进一步，其较佳的实现方式，本发明的充填固结剂是按照以下重量份数的原料制成： 

矿粉35-40份，赤泥20-25份，水泥熟料20-25份，氟石膏8份，膨胀剂2份，其余为粉煤灰。

使用矿粉、赤泥、水泥熟料、粉煤灰和氟石膏为原料制作，制造出的不脱水微膨胀尾砂充填固结剂，不脱水、微膨胀，彻底解决了现有技术存在的不足。 

本发明同时公开一种制备方法。 

不脱水微膨胀尾砂充填固结剂，按照如下制备方法制得： 

将矿粉、赤泥、水泥熟料、粉煤灰、氟石膏和膨胀剂均加工至200目以上细度粉末，并按以下重量份数（百分比）混合均匀即成：矿粉35-45份，赤泥15-25份，水泥熟料15-25份，，氟石膏5-10份，，膨胀剂1-3份，其余为粉煤灰。使用时根据对充填强度的要求，按灰砂比1:6-1:12的比例加水进行搅拌均匀，自流输送，自然凝固。浆液的质量浓度可达68%-70%。

将按照如上方法制得的不脱水微膨胀尾砂充填固结剂搅拌均匀后，即可通过管道自流送入或泵入待充填的巷道，方便简单，极大改善了充填工艺，因为浆液凝固过程中能够微膨胀，且不脱水，因此实现了自动接顶，且无需排水。 

本发明，具有如下优点： 

1、不脱水，易接顶。由于这种新型固结剂具有微膨胀特性（膨胀率可控制在5-20%），膨胀产生的孔隙全部吸收了充填体固结初期产生的少量泌水，使采空区充填不需要脱水作业，且充填结束时不需要超量充填，只需欠量充填，因为充填体的膨胀会完成自动接顶。这样，简化了充填工艺，大大地提高了充填效率，缩短了充填作业时间。

2、早强高强。充填固结剂7天抗压强度超过1MPa，28天强度超过2MPa。 

3、使尾砂活化，参与水化反应。尾砂作为惰性材料的，在胶固粉中只能做骨料来用。新型固结剂可将尾砂活化，使其参与水化反应，大大增加充填体强度。 

4、全尾砂充填。新型固结剂粘结力强，粗细通吃，不需要将尾砂分级，可实现全尾砂充填。 

5、清洁环保。由于原料利用赤泥，实现了废物利用；且充填过程中，不需要脱水，减少了水源污染，有利于矿区环境保护。 

  

附图说明

图1本发明用矿粉、赤泥、水泥熟料、粉煤灰和氟石膏制作不脱水微膨胀全尾砂充填固结剂的抗压强度曲线，灰砂比为1:12，质量浓度68%。