[发明专利]一种煤矿膏体充填用胶结料及其制备方法和煤矿充填膏体

说明书

本发明提供了一种煤矿膏体充填用胶结料，包括以下质量百分含量的组分：活性矿渣40～75％；含铝水泥熟料5～20％；粉煤灰0～15％；石膏5～18％；石灰8～15％；复合改性剂2～5％。在本发明中，所述胶结料的水化反应早期主要产生针状钙矾石，后期主要生成硅酸钙凝胶、铝酸钙等水化产物，从而既减少了凝结时间，还提高了早期强度和后期强度，本发明提供的胶结料水化速度很快，具有很好的早期强度，后期强度稳步增长，可以正常凝结不同泥量不同种类的骨料，在很少用量下产生较高强度。

技术领域

本发明涉及膏体充填采矿技术领域，尤其涉及一种煤矿膏体充填用胶结料及其制备方法和煤矿充填膏体。

背景技术

膏体充填最初来源于金属矿山，是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的第四代先进充填技术，绿色采矿是采矿发展的必然趋势。采用无尾矿充填采矿法可以提高矿物的回采率，减少对地面土地的贫化率，充分利用资源，有效控制地压、房屋和地表塌陷和可在“三下”开采等优点，膏体充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与发展。膏体充填是指利用工业固废(煤矸石、炉渣、粉煤灰等)或河砂、尾砂、风积沙、黄土等作为充填骨料，与胶凝材料和水混合制作成膏状的浆体(浓度在75％～85％)，利用泵压或重力作用，通过管道输送至采空区，适时填充采空区。

目前膏体充填一般采用水泥作为胶凝材料，但是水泥做膏体胶凝材料时对骨料的要求高，对含泥量较高的骨料固结能力弱，尤其是早期强度低；水泥做胶凝材料时膏体的流动性能差，凝结时间长，泌水率高，一般需要添加外加剂来改善性能；水泥膏体的抗压强度较低，为了满足强度要求，水泥用量较大，水泥价格较高，导致充填成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿膏体充填用胶结料及其制备方法，缩短凝结时间，提高强度且胶结料用量少。

本发明提供了一种煤矿膏体充填用胶结料，包括以下质量百分含量的组分：

优选的，所述活性矿渣包括高炉水淬矿渣、钢渣、沸腾炉渣、锰铁高炉矿渣和燃煤锅炉炉渣中的一种或几种。

优选的，所述活性矿渣为活性矿渣粉，所述活性矿渣粉的细度为0.080mm方孔筛通过率不低于90％。

优选的，所述含铝水泥熟料包括硫铝酸盐熟料、铁铝酸盐熟料和铝酸盐熟料中的一种或几种。

优选的，所述含铝水泥熟料的细度为0.080mm方孔筛通过率不低于90％。

优选的，所述粉煤灰的细度为0.045mm方孔筛通过率不低于88％，需水量比不高于105％。

优选的，所述石膏包括二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、脱硫石膏、煅石膏、钛石膏和磷石膏中的一种或几种。

优选的，所述石灰包括生石灰和/或消石灰，所述石灰中的有效氧化钙和有效氧化镁质量含量和不小于65％。

优选的，所述复合改性剂包括以下组分中的两种以上：糖类、糖蜜、硼酸、硼酸盐、羟基羧酸盐类、硫酸盐、硅酸盐、氯化盐、碳酸盐、木质素磺酸盐、膨润土和碱类。

本发明还提供了上述技术方案所述煤矿膏体充填胶结料的制备方法，包括以下步骤：

提供活性矿渣粉料、含铝水泥熟料粉料、粉煤灰粉料、石灰粉料和石膏粉料；

将复合改性剂含有的成分混合，得到复合改性剂；

将所述活性矿渣粉料、含铝水泥熟料粉料、粉煤灰粉料、石灰粉料和石膏粉料混合搅拌，之后加入所述复合改性剂继续搅拌，得到所述胶结料。

本发明还提供了一种煤矿充填膏体，包括骨料和胶结料，所述胶结料为上述技术方案所述的煤矿膏体充填用胶结料或上述技术方案所述制备方法得到的胶结料，所述胶结料的添加量为60～300kg/m³。