[发明专利]一种矿用高水高强度充填材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种矿用高水高强度充填材料及制备方法，矿用高水高强度充填材料的制备原料包括A组分和B组分，以质量份数计，A组分包括：硫铝酸盐水泥50‑70份，粉煤灰5‑10份，钠基膨润土1‑10份，缓凝剂1‑5份，悬浮剂1‑5份；B组分包括：石膏粉5‑10份，生石灰2‑5份，高岭土1‑5份，石英粉5‑30份，复合添加剂1‑10份，将A组分和B组分的原料按比例混合，搅拌均匀，即得到矿用高水高强度充填材料。本发明所制备材料具有凝结时间可由十分钟至数小时调节，抗压强度高的优势。

技术领域

本发明涉及矿山类材料技术领域，具体涉及一种煤矿井下应用高水高强度充填材料及其制备方法。

背景技术

我国具有丰富的煤炭资源，随着采煤量的不断攀升，造成的地表沉陷，矿山瓦斯含量激增等环境问题越来越突出，为了解决这些问题，通常需要对矿井下的废弃巷道，采空区等区域利用充填材料进行处理，从而保证煤矿的安全生产工作。

现有的充填材料包括有无机充填材料，有机充填材料。其中，无机充填材料成本低廉，原料易得，但是由于自身凝固速度慢，强度较低等缺陷限制了其应用；有机充填材料具有充填效率高，强度高的优势，但是材料反应温度高，成本高昂也不适合大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用高水高强度充填材料及制备方法，以解决现有充填材料成本高昂，凝固速度慢，强度不高，施工程序繁琐的问题，本发明所制备材料具有凝结时间可由十分钟至数小时调节，抗压强度高的优势。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种矿用高水高强度充填材料，其制备原料包括A组分和B组分，以质量份数计，A组分包括：硫铝酸盐水泥50-70份，粉煤灰5-10份，钠基膨润土1-10份，缓凝剂1-5份，悬浮剂1-5份；

以质量份数计，B组分包括：石膏粉5-10份，生石灰2-5份，高岭土1-5份，石英粉5-30份，复合添加剂1-10份。

进一步地，所述缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、酒石酸、蔗糖、葡萄糖和乙二胺四乙酸中的一种或多种混合。

进一步地，所述悬浮剂为硅酸镁铝、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和十二烷基硫酸钠中的一种或多种混合。

进一步地，所述石膏粉为二水石膏和半水石膏中的一种或两种混合。

进一步地，所述复合添加剂由下述质量份数的原料制备而成：硫酸铝60-70份，偏铝酸钠3-10份，石灰石2-10份，链烷醇胺5-20份，分散剂2-10份。

进一步地，所述链烷醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种混合。

进一步地，所述分散剂为羧甲基羟乙基纤维素、聚丙烯酸钠、聚丙烯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种混合。

一种矿用高水高强度充填材料的制备方法，将A组分和B组分的原料按比例混合，搅拌均匀，即得到矿用高水高强度充填材料。

进一步地，所述复合添加剂由下述质量份数的原料制备而成：硫酸铝20-70份，偏铝酸钠2-10份，石灰石2-10份，链烷醇胺5-20份，分散剂2-10份；其制备方法包括以下步骤：

(1)将硫酸铝、偏铝酸钠和石灰石混合球磨至平均粒径为40μm粉状物；

(2)向反应釜加入链烷醇胺和步骤(1)中粉状物，搅拌并用水浴加热直至均匀，冷却至室温，加入分散剂继续搅拌均匀，即得复合添加剂。

进一步地，所述步骤(2)中加热温度为50-60℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：