[发明专利]用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法

说明书

本申请涉及工业固废处理技术领域，具体而言，涉及一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法。用于制备充填材料的组合物包括集料、胶凝材料以及外加剂；集料包括煤矸石；胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰；外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂；第一外加剂包括聚羧酸减水剂；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。煤矸石作为充填材料的骨料，水泥作为化学激发剂以提高粉煤灰和气化渣的胶结性能，第一外加剂和第二外加剂协同提高充填材料在泵注时的泵注效果以及提高充填材料在固化后的抗压强度。

技术领域

本申请涉及工业固废处理技术领域，具体而言，涉及一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法。

背景技术

煤矸石是煤矿在开采过程中所产生的煤基固废，煤矸石产量约占所采煤矿总量的10-25％。煤矸石会对环境造成很严重的污染，然而煤矸石这类煤基固体废弃物的资源化利用是解决这一问题的重要途径。

目前，消耗煤矸石的主要领域为发电、筑路、化工等领域。但煤矸石的年使用率也仅仅在60％左右。现已有研究表明，采用煤基固废为主来制造低成本充填材料是有可行性的，通过对煤基固废的资源化利用，不但可以减少对天然资源的开采，还可以减少煤基固废排放、改善生态环。

但是，现有的采用煤基固废制造的充填材料通常是需要经过烧结等步骤制备，污染和耗能较大，同时抗压强度和泵送性能不佳，无法满足施工对充填材料的要求。

发明内容

本申请的实施例的目的在于提供一种用于制备充填材料的组合物、充填材料的制备方法以及充填矿井的方法，其旨在改善现有的采用煤基固废制备的充填材料的抗压强度和泵送性能不佳的问题。

本申请第一方面提供一种用于制备充填材料的组合物，包括集料、胶凝材料以及外加剂。

集料包括煤矸石。

胶凝材料包括水泥、气化渣以及粉煤灰。

外加剂包括第一外加剂以及第二外加剂；第一外加剂包括聚羧酸减水剂；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种。

本申请通过将煤矸石作为集料，水泥、气化渣以及粉煤灰作为胶凝材料，并添加外加剂作为用于制备充填材料的组合物。煤矸石作为充填材料的骨料，不仅可以提供充填材料的基础强度，也可以减小胶凝材料在凝结硬化过程中所引起的体积变化。水泥作为化学激剂以提高粉煤灰和气化渣的胶结性能，无需经过烧结步骤，无污染且低耗能。第一外加剂包括聚羧酸减水剂，可以提高充填材料在固化后的抗压强度；第二外加剂包括木质素磺酸钙减水剂、可分散乳胶粉以及有机早强剂中的任意一种，可以弥补聚羧酸减水剂的对含泥量敏感性和高粘度缺点；采用本申请提供的用于制备充填材料的组合物以及水制备充填材料时，第一外加剂和第二外加剂协同提高充填材料在泵注时的泵注效果以及提高充填材料在固化后的抗压强度，以满足施工对充填材料的要求，成本低且操作简单。

本申请第二方面提供一种充填材料的制备方法，包括采用水以及上述第一方面提供的用于制备充填材料的组合物制备充填材料。

将外加剂、胶凝材料以及水混合搅拌，再加入集料混合搅拌。

先将外加剂、胶凝材料以及水混合搅拌，后加入集料，可以避免集料吸收大量水分，进而使得胶凝材料充分吸收水分以很好地进行水化过程，提高充填材料在泵注时的流动性；通过上述制备方法得到的充填材料在泵注时具有较佳的泵注效果，在固化后具有较佳的抗压强度。

本申请第三方面提供一种充填矿井的方法，包括将采用上述第二方面提供的制备方法制得的充填材料送至矿井内，进行充填作业。

将采用上述第二方面提供的制备方法制得的充填材料送至矿井内，进行充填作业，由于充填材料在泵注时具有较好的泵注效果且在固化后具有较好的抗压强度，可以满足矿井充填施工对充填材料的要求。