[发明专利]一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料

说明书

本发明提供了一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料，包括如下按重量百分比的组分：固料66％～75％和水25％～34％，其中，所述固料包括如下按重量百分比的组分：粉煤灰12％～16％、辅料14％～28％、水泥1％～3％和煤骨料57％～64％。本发明提供了一种以煤为骨料的高热值膏体充填材料，可满足房柱式充填及之后布置长壁面实施综采对充填体力学性能的要求，且充填体可保持较高的热值，对一同采出的煤炭的煤质影响小。

技术领域

本发明属于综采回收房柱式采空区遗留煤柱领域，特别涉及一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料。

背景技术

上世纪八十年代，晋陕蒙地区很多地方煤矿开采实施“有水快流”政策，大量采用生产成本低的落后生产工艺，以掘代采，采掘不分，经过多年的开采，留下了大量的房柱式采空区，房柱式采空区给当地带来大量的隐患。(1)大量优质煤炭资源的浪费。房柱式采煤方法煤炭采出率仅为30％～50％，有些地方小煤矿采出率甚至小于30％，大量优质的遗留煤柱资源遗留井下，造成了大量煤炭资源的浪费。(2)顶板大面积坍塌风险。随着时间的流逝，煤柱发生流变，引发顶板大面积突然坍塌，造成塌陷地震，给井上井下生产生活带来安全隐患。(3)采空区自然发火隐患。(4)破坏地下水，造成水土流失。目前尚缺乏安全高效的回收方法。为解决上述技术问题，可采用长壁综采回收房柱式采空区遗留煤柱的方法，包括如下步骤：根据矿井条件和物料特性设计胶结充填体的组份及其配比；建立充填站，按照设计能力配制满足性能要求的膏体充填料浆；将膏体料浆通过管路泵送至井下房柱式采空区进行全部充填；胶结充填体凝固到设计强度后，在充满胶结充填体的房柱式采空区内设置长壁开采工作面；采用综合机械化采煤机械将房柱式遗留煤柱和胶结充填体一起回收。

该技术采用充填和综采相结合的方式，为房柱式遗留煤柱回收提供了先进、高效、安全的技术途径。其中，充填材料的物料组成及配比尤为关键，其性能不仅满足流动性、泌水率及强度等充填工艺要求，还应满足综合机械化开采后膏体充填体对煤质低影响的要求。若采用以矸石、建筑垃圾、砂等为骨料的常规膏体材料，成本高，对煤质影响大。因此，应采用达到以下具体指标的新型充填材料：(1)以煤为主要材料(骨料)，可最大程度保证膏体主料与采出的煤保持一致；(2)充填体28d单轴强度达到2～5MPa，发挥有效控制煤层顶板的作用；(3)充填料浆坍落度达到180mm以上，满足1000m以上管道泵送距离要求；(4)泌水率控制在3％以内，满足充填体接顶率的要求；(5)采用的胶结剂、外加剂等材料应尽可能少且对煤质影响小；(6)充填材料成本不超过80元/m³。而现有技术中的充填材料很难达到上述要求，因此，一种能够满足房柱式充填的充填材料亟待研究。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种煤矿用煤骨料高热值膏体充填材料，包括如下按重量百分比的组分：固料66％～75％和水25％～34％，其中，所述固料包括如下按重量百分比的组分：粉煤灰12％～16％、辅料14％～28％、水泥1％～3％和煤骨料57％～64％。

进一步的，所述煤骨料为褐煤、长焰煤、不粘煤、焦煤、肥煤、气肥煤中的一种或几种。

进一步的，所述煤骨料的灰熔点为1180℃～1500℃、热值为4000～7000kcal/kg。

进一步的，所述煤骨料的挥发分为12％～44％、灰分为6％～25％、水分为8％～20％、全硫＜0.4％。

进一步的，所述煤骨料的密度为1.30～1.41g/cm³、单轴抗压强度为10～20MPa。

进一步的，所述煤骨料的粒径不大于30mm。