[发明专利]一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法

说明书

本发明涉及矿井充填技术领域，具体公开一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法。所述矸石膏体胶结料包括以下质量份数的组分：硅酸盐水泥熟料20‑30份，硫铝酸盐水泥熟料2‑4份，改性石膏5‑10份，矿粉60‑70份，石灰石粉5‑10份，硅酸钠0.2‑0.3份，外加剂2‑4份。所述矸石膏体充填料包括以下质量百分比的组分：所述矸石膏体胶结料2.5‑3％，煤矸石16‑18.5％，粉煤灰5‑6％，以及余量的水。本发明的矸石膏体胶结料可以替代水泥作为胶结材料在矸石膏体充填料中发挥作用，降低矸石膏体充填料的制作成本，并可极大提升矸石膏体充填料的凝结强度和凝结速度。

技术领域

本发明涉及矿井充填技术领域，尤其涉及一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法。

背景技术

矸石膏体充填开采就是把煤矿附近的矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的浆体，利用充填泵或重力作用通过管道将浆体输送到井下，对采空区进行充填。

目前的矸石膏体充填料中的胶结料多为水泥，矸石膏体充填开采的成本中，胶结料占其总充填成本中45％以上，由此使得矸石膏体充填开采的充填成本普遍偏高，给矿山造成一定的经济压力，严重制约了充填采矿技术的应用和发展。虽然近期出现了代替水泥的其它胶结料，一定程度上降低了矸石膏体充填开采的成本，但是充填体的强度相比使用水泥有所降低，无法满足矸石膏体充填开采的高强度要求。

发明内容

针对现有矸石膏体充填料的强度低、原料成本高的问题，本发明提供一种矸石膏体胶结料及其制备方法、矸石膏体充填料及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种矸石膏体胶结料，包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥熟料20-30份，硫铝酸盐水泥熟料2-4份，改性石膏5-10份，矿粉60-70份，石灰石粉5-10份，硅酸钠0.2-0.3份，外加剂2-4份；

所述硫铝酸盐水泥熟料由铝矾土、石灰石、石膏和硼酸混合后通过1300-1400℃煅烧得到，且所述硫铝酸盐水泥熟料中氧化铝的含量在29-35％之间；

所述外加剂包括质量比为2-3:1-2:1-2:1-2的羟甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、高效减水剂和聚羧酸盐。

相对于现有技术，本发明提供的矸石膏体胶结料可以完全替代水泥作为胶结材料在矸石膏体充填料中发挥作用，显著降低了矸石膏体充填料的制作成本，与水泥作为胶结料的矸石膏体充填料相比，其制作成本可降低50％以上，具有较高的经济价值，同时本申请中的矸石膏体胶结料的使用性能与水泥相比具有更大的优势，可以极大地提升矸石膏体充填料的凝结强度和凝结速度。

本申请中特制的硫铝酸盐水泥熟料与硅酸盐水泥熟料配合使用，有助于加快硫铝酸盐水泥熟料和硅酸盐水泥熟料与改性石膏、矿粉、石灰石粉和硅酸钠相互反应，加快矸石膏体胶结料的胶结速度，且该硫铝酸盐水泥熟料在其制备过程中生成的氧化物可以显著提高矸石膏体充填料的强度。发明人意外发现，通过控制硫铝酸盐水泥熟料中的氧化铝保持在29-35％之间，可以保证加入该胶结料的矸石膏体充填料的使用强度保持在较高水平，氧化铝含量过高或者过低都会降低矸石膏体充填料的强度。