[发明专利]一种多元煤基固废复合酸激发井下充填材料及其制备方法

说明书

本发明本发明涉及矿井填充材料领域，公开一种多元煤基固废复合酸激发井下充填材料及其制备方法，充填材料包括胶凝材料5‑40wt％、细骨料20‑55wt％与粗骨料40‑75wt％，所述胶凝材料包括水泥、脱硫石膏、醋酸与水，所述细骨料包括气化渣与粉煤灰，所述粗骨料包括煤矸石与炉底渣。本发明以复合多元煤基固废为主要原材料，辅掺超细硅酸盐水泥为反填充材料，以醋酸为激发剂，制备一种环境友好型多元煤基固废复合酸激发井下充填材料，该充填材料的研发不仅能够实现多元煤基固废的大规模安全消纳与资源化利用，有效缓解多元煤基固废造成的环境污染问题，还能实现采空区的回填，有效防止采空区塌陷所造成的一些列环境与经济问题。

技术领域

本发明涉及矿井填充材料领域，具体的是一种多元煤基固废复合酸激发井 下充填材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着煤炭开采、燃煤发电和煤化工产业的快速发展，在支持和促 进东部与全国经济快速发展的同时，也给各大矿区留下数量巨大的煤基固废， 主要包括气化渣、煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、炉底渣等。两淮矿区是全国重 大煤炭生产基地之一，煤电化工业的快速发展，产生了大量的固废，固废综合 利用率低、大量占用土地、严重污染环境，制约区域生态经济社会的快速发展。

同时井下采煤如果不进行适当的充填将导致地下形成采空区，引起上覆盖 岩层的变形与破坏，致使区域内地表形成沉陷凹地、积水洼地、沉陷湖塘等现 状。由于沉陷区内地质结构变化诱发区内房屋倒塌、道路开裂、农田被毁等， 严重影响工农业生产和居民生活，同时破坏了区域地表土壤环境、大规模地改 变了当地的水文地质条件，加剧了水土流失、动植物生长栖息环境被改变，致 使生物种群逐年减少。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种多元煤基 固废复合酸激发井下充填材料及其制备方法，以复合多元煤基固废为主要原材 料，辅掺超细硅酸盐水泥为反填充材料，以醋酸为激发剂，制备一种环境友好 型多元煤基固废复合酸激发井下充填材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种多元煤基固废复合酸激发井下充填材料，充填材料包括胶凝材料 5-40wt％、细骨料20-55wt％与粗骨料40-75wt％，所述胶凝材料包括水泥、脱硫 石膏、醋酸与水，所述细骨料包括气化渣与粉煤灰，所述粗骨料包括煤矸石与 炉底渣。

优选地，所述胶凝材料中各组分质量百分比为：水泥20-40％、脱硫石膏 5-20wt％、醋酸1-5wt％、水50-60wt％，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述脱硫 石膏为燃煤或油的工业企业在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石 膏，所述醋酸(乙酸)是一种有机一元酸，为食醋内酸味及刺激性气味的来源，工 业级，纯度在5-30％。

优选地，细骨料各组分质量百分比为：气化渣10-50％、粉煤灰50-90％，所 述气化渣气化渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧在生成CO与H₂的过程 中，煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随着煤中残留的碳颗粒形成的 固态残渣，包括以下质量百分比组分：SiO₂31.73％、Al₂O₃15.76％、CaO19.62％、 Fe₂O₃18.25％与MgO4.57％，堆积密度为2.24-2.68g/cm³，所述粉煤灰是从煤燃 烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，包括以下质 量百分比组分：SiO₂55.33％、Al₂O₃31.21％、Fe₂O₃7.02％与CaO2.97％，积密 度为1.07-2.4g/cm³，所述气化渣和粉煤灰的粒径为0.1-5mm。