一种早强型煤矿采空区充填材料.pdf

一种早强型煤矿采空区充填材料，由以质量份数的组分制成：快硬硫铝酸盐水泥10～20份，粉煤灰40～80份，煤矸石颗粒150～200份，超塑化剂有效含量1～3份，增稠剂0.1～1份。本发明早强型煤矿采空区充填材料用于煤矿采空区的充填，具有可远距离泵送、强度增长速度快、充填效率高、充填费用低、安全环保的特点。实验证明，本发明之早强型煤矿采空区充填材料早期强度高可达到10.0MPa，28天抗压强度可达到18.0MPa。

1.  一种早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，由以质量份数的组分制成：快硬硫铝酸盐水泥10～20份，粉煤灰40～80份，煤矸石颗粒150～200份，超塑化剂有效含量1～3份，增稠剂0.1～1份。

2.  根据权利要求1所述的早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，所述快硬硫铝酸盐水泥选自42.5～72.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥。

3.  根据权利要求1所述的早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，所述粉煤灰为火力发电厂副产物II级粉煤灰。

4.  根据权利要求1所述的早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，所述煤矸石颗粒为由采煤副产物煤矸石破碎筛分而得到的粒径为3～8mm煤矸石颗粒。

5.  根据权利要求1所述的早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，所述超塑化剂为聚羧酸型超塑化剂。

6.  根据权利要求1所述的早强型煤矿采空区充填材料，其特征在于，所述增稠剂为甲基纤维素醚。

一种早强型煤矿采空区充填材料
技术领域
本发明涉及一种煤矿采空区充填材料，具体涉及一种早强型煤矿采空区充填材料。
背景技术
煤炭资源一直是我国的第一大能源，在我国能源消耗中占70％左右，而且在未来几十年内，我国以煤为主的能源结构格局不会有较大的改变。目前。煤炭采用传统的采煤工艺被开采出后，不进行采空区的回填，这样采出空间上覆的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏，从而引发土地沉陷灾害，地表沉陷带来的破坏已涉及到工业、农业、交通运输、环境保护、生态平衡等各方面。
近年来，随着人们对环境问题的认识逐步加深，对煤矿采空塌陷区的治理也逐步加强。目前，国内传统的治理模式主要为采煤塌陷稳沉后进行治理，即采煤塌陷-补偿损失-塌陷地闲置-治理，这样不仅给治理工程带来巨大的困难，而且治理费用也较高，造成沉重的经济负担。针对上述问题，现在煤炭行业主要的解决方案是在采煤的过程中即对采空区进行回填处理，即采用边开采边回填的方式，而采用的回填材料多采用激发剂，激发粉，煤灰活性的材料，该技术路线在实际应用过程中存在着充填材料强度发展缓慢、激发剂性能不稳定、最终强度低、固结物易粉化等问题，充填效率低下。因此，寻找一种理想的采空区充填材料及相应的充填开采方法是未来采空区充填开采技术发展的方向之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可远距离泵送、强度增长速度快、充填效率高、充填费用低、安全环保的早强型煤矿采空区充填材料。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种早强型煤矿采空区充填材料，由以质量份数的组分制成：快硬硫铝酸盐水泥10～20份，粉煤灰40～80份，煤矸石颗粒150～200份，超塑化剂有效含量1～3份，增稠剂0.1～1份。
进一步，所述快硬硫铝酸盐水泥选自42.5～72.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥。
进一步，所述粉煤灰为火力发电厂副产物II级粉煤灰。
进一步，所述煤矸石颗粒为由采煤副产物煤矸石破碎筛分而得到的粒径为3～8mm煤矸石颗粒。
进一步，所述超塑化剂为聚羧酸型超塑化剂。
进一步，所述增稠剂为甲基纤维素醚，主要用于提高浆体的稳定性，防止在产生沉降或泌水现象。
优选地，一种早强型煤矿采空区充填材料的施工方法，将快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、煤矸石颗粒、塑化剂、增稠剂在设置在井口附近的搅拌站中与加水20～40份混合搅拌，制得拌合物通过泵送设备经过管道输送到采空区进行充填。
为了加快混合效率，优选地，在搅拌站混料仓中混合5分钟。
必要的情况下，还可设置模具以控制充填范围。
本发明采用快硬硫铝酸盐水泥与粉煤灰作为胶凝材料，煤矸石颗粒作为骨料，并辅以塑化剂和增稠剂，按照一定的比例加水搅拌形成拌合物。其中，快硬硫铝酸盐水泥与粉煤灰复合的胶凝材料具有早强特性，可使拌合物在8小时以内强度达到最终强度的50％以上；煤矸石颗粒采煤副产物煤矸石经破碎筛分制得，从而可实现固体废弃物的再利用；塑化剂的加入可提高拌合物的流动性，增稠剂的加入可增加拌合物的粘性，改善拌合物的匀质性，形成具有良好流动性、均匀不沉降的拌合物。
本发明主要原料为粉煤灰、煤矸石，这两种原料为与煤矿密切相关的工业副产物。因此，本发明在消耗废弃物的同时也可降低充填的成本，产生巨大的环保效应和经济效益。采用本发明之早强型煤矿采空区充填材料以及施工方法，充填后的拌合物8小时可完全固化产生强度，并可拆模具，实现充填与开采同时作业，并连续作业，互不影响，与激发剂、激发粉、煤灰基充填材料相比，充填效率大幅提升。
本发明之早强型煤矿采空区充填材料用于煤矿采空区的充填，具有可远距离泵送、强度增长速度快、充填效率高、充填费用低、安全环保的特点。实验证明，本发明之早强型煤矿采空区充填材料早期强度高可达到10.0MPa，28天抗压强度可达到18.0MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，以下实 施例并不对本发明构成特别限定。
实施例1
煤矿用早强型煤矿采空区充填材料，其组成为：42.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥10份、火力发电厂副产物II级粉煤灰40份、3～8mm煤矸石颗粒200份、聚羧酸型超塑化剂有效含量1份、甲基纤维素醚0.1份，使用时，加水量为20份，制得均匀的拌合物。用于采空区充填，经测试其性能特点如表1所示。
实施例2
煤矿用早强型煤矿采空区充填材料，其组成为：52.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥15份、火力发电厂副产物II级粉煤灰60份、煤矸石颗粒175份、聚羧酸型超塑化剂有效含量2份、甲基纤维素醚0.5份，使用时，加水量为30份，制得均匀的拌合物。用于采空区充填，经测试其性能特点如表1所示。
实施例3
煤矿用早强型煤矿采空区充填材料，其组成为：62.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥20份、火力发电厂副产物II级粉煤灰80份、煤矸石颗粒150份、聚羧酸型超塑化剂有效含量3份、甲基纤维素醚1份，使用时，加水量为40份，制得均匀的拌合物。用于采空区充填，经测试其性能结果如表1所示。
实施例4
煤矿用早强型煤矿采空区充填材料，其组成为：72.5级高烈度快硬硫铝酸盐水泥18份、火力发电厂副产物II级粉煤灰70份、 煤矸石颗粒180份、聚羧酸型超塑化剂有效含量2.5份、甲基纤维素醚0.8份，使用时，加水量为35份，制得均匀的拌合物。用于采空区充填，经测试其性能结果如表1所示。
表1-实施例1-4性能测试结果