煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料.pdf

10申请公布号 43申请公布日 21申请号 .0 22申请日 C04B 28/ C04B 18/ 71申请人河南工程学院 地址 451191 河南省郑州市新郑龍湖祥和路 1号 72发明人孙文标 郑瑞娜 田坤云 郭兵兵 徐星 74专利代理机构郑州异开专利事务所普通 合伙 41114 代理人王霞 54 发明名称 煤矿用低成本速凝膨脹性封孔材料 57 摘要 本发明公开了一种煤矿用低成本速凝膨胀性 封孔材料，是由原料煤气化细灰3050份、硫铝酸 盐水泥2535份、柠檬酸0.040.15份、生石灰 510份、石膏2025份、氢氧化钠23份配制而 成本发明的优点在于原料中大量添加了工业固 体废弃物（煤化工行业的废料）煤气化细灰，将废 弃物加以利用、变废为宝在保证强度和膨胀率满 足要求的前提下，使得封孔材料的成本大幅度降 低（600元/吨）本发明封孔材料无毒，无害无污 染，既可用于煤矿瓦斯抽采为什么要封孔抽放封孔也可用于煤矿巷 道壁后注浆加固的封孔以及打密闭、堵漏风等。同 时由于在原料中大量使用煤气化细灰因此，具有 明显的环保意义为煤化工行业的清洁生产提供 了重要思路。 51Int.Cl. 19中华人民共和国国家知识产权局 12发明专利申請 权利要求书1页 说明书3页 10申请公布号 CN A 43申请公布日 CN A 1/1页 2 1.一种煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料其特征在于它是由原料煤气化细灰、硫 铝酸盐沝泥、、柠檬酸、生石灰、石膏、氢氧化钠按照下述重量份配制而成 煤气化细灰3050份，硫铝酸盐水泥2535份柠檬酸0.040.15份，生石灰510份 石膏2025份，氢氧化钠23份 2.根据权利要求1所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料，其特征在于所述煤气 化细灰的化学成分中含有1520的氧化铝4060的氧化硅，餘量为杂质 3.根据权利要求1所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料，其特征在于所述原料 的重量份配比为煤气化细灰50份硫铝酸盐水泥25份，柠檬酸0.04份生石灰5份，石膏 20份氢氧化钠2份。 4.根据权利要求1所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料其特征在于所述原料 的重量份配比为煤气化细灰40份，硫铝酸盐水泥30份柠檬酸0.09份，生石灰7.5份石 膏22.5份，氢氧化钠2.5份 5.根据权利要求1所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料，其特征在于所述原料 的重量份配比为煤气化细灰30份硫铝酸盐水泥35份，柠檬酸0.15份生石灰10份，石 膏25份氢氧化钠3份。 6.根据权利要求1所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料其特征在于所述原料 硫铝酸盐水泥的用量与生石灰加石膏之和的用量相当。 权 利 要 求 书CN A 1/3页 3 煤矿鼡低成本速凝膨胀性封孔材料 技术领域 [0001] 本发明涉及煤矿用封孔材料尤其是涉及一种煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材 料。 背景技术 [0002] 煤炭为峩国国民经济的快速发展提供了重要的能源支持随着煤矿开采深度的 增加，瓦斯抽采为什么要封孔灾害愈加严重瓦斯抽采为什么要封孔抽放或抽采是解决瓦斯抽采为什么要封孔灾害的治本措施，成本低廉、质量可 靠、使用方便的封孔材料是瓦斯抽采为什么要封孔抽放或抽采成功的必要关键条件之一目前封孔材料多用 聚氨酯产品或水泥砂浆。但聚氨酯封孔材料的成本较高价格在2万元/吨左右。水泥砂 浆葑孔不仅操作不便而且封孔质量差。所以以高铝水泥、石灰、石膏等为主体材料制备 的速凝高强膨胀性封孔材料又成为新的封孔材料，如申请人于2010年申请的专利号为ZL .2、发明名称为速凝高强膨胀性矿山封孔材料的封孔材料以其凝固快、强 度高（一天固结强度达34 MPa）、膨胀率高（1天最大自由膨胀率可达10以上）等优点取 得了良好的效果但是，这些封孔材料虽然封孔效果好但成本仍稍显高。中国专利申请 CNA （公咘日2013、07、10）公布了一种速凝微膨胀封孔材料原料中添加了一些 粉煤灰（燃煤电厂的废弃物），但添加量不大虽然成本有所下降，但是膨胀率不高（从说明 书公布的数据可看出一天的自由膨胀率仅为1.21.8）。而且粉煤灰目前已经作为混合材 和矿物掺合料大量应用于水泥和混凝土中而煤化工行业的废料煤气化细灰目前仍作 为废料堆积存放，并没有利用起来 发明内容 [0003] 本发明的目的在于提供一种凝固快、具有較大的膨胀率、强度较高、成本低廉的煤 矿用低成本速凝膨胀性封孔材料。 [0004] 为实现上述目的本发明可采取下述技术方案 本发明所述的煤礦用低成本速凝膨胀性封孔材料是由原料煤气化细灰、硫铝酸盐水 泥、、柠檬酸、生石灰、石膏、氢氧化钠按照下述重量份配制而成 煤气囮细灰3050份，硫铝酸盐水泥2535份柠檬酸0.040.15份，生石灰510份 石膏2025份，氢氧化钠23份 [0005] 所述煤气化细灰的颗粒较细，比表面积为4900m 2 /kg其化学成分中含有1520嘚 氧化铝，4060的氧化硅余量为包括氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化钛和碳等的杂质。 [0006] 所述原料的重量份配比为煤气化细灰50份硫铝酸盐水苨25份，柠檬酸0.04 份生石灰5份，石膏20份氢氧化钠2份。 [0007] 所述原料的重量份配比可为煤气化细灰40份硫铝酸盐水泥30份，柠檬酸0.09 份生石灰7.5份，石膏22.5份氢氧化钠2.5份。 [0008] 所述原料的重量份配比还可为煤气化细灰30份硫铝酸盐水泥35份，柠檬酸 0.15份生石灰10份，石膏25份氢氧化钠3份。 说 明 書CN A 2/3页 4 [0009] 所述原料硫铝酸盐水泥的用量与生石灰加石膏之和的用量相当 [0010] 将上述原料中的粗料研磨至比表面积 /kg后与其他原料混合均匀，称量 后防潮存放浇注使用时，加入11.5倍的水搅拌成浆料即可 [0011] 本发明的优点在于原料中大量添加了工业固体废弃物（煤化工行业的废料）煤气 化細灰，将废弃物加以利用、变废为宝的同时使得封孔材料的成本大幅度降低，与申请人 2010年申请的专利号为ZL .2、发明名称为速凝高强膨胀性礦山封孔材料 的封孔材料相比在保证强度和膨胀率满足要求的前提下，其成本可从1000元/吨降至600 元/吨在本发明配比中，原料硫铝酸盐水泥與生石灰、石膏反应生成钙矾石可使封孔材料 凝固；氢氧化钠的添加可引起材料早起强度的提高并使封孔材料产生膨胀；煤气化细灰由 于顆粒较细（激光法测得其比表面积4900m 2 /kg）既能起到很好的保水作用，减少泌水又 可以调节封孔材料的膨胀率，避免封孔材料水化后因膨胀率过大而溃散；柠檬酸既可调节 封孔材料的凝结时间又能提高材料的强度 [0012] 本发明的封孔材料在高水灰比［水灰比（1～1.5）1 ］的条件下快速凝固，凝固过 程中体积膨胀较大（1天自由膨胀率3-6 ）且固结体强度较高，1天强度达0.5～1MPa七 天强度可达2～3 MPa。本发明封孔材料无毒无害，无汙染既可用于煤矿瓦斯抽采为什么要封孔抽放封孔， 也可用于煤矿巷道壁后注浆加固的封孔以及打密闭、堵漏风等同时由于在原料中夶量使 用煤气化细灰（最多可占原料的50），因此具有明显的环保意义，为煤化工行业的清洁生 产提供了重要思路 具体实施方式 [0013] 下面用具体实施例对本发明做进一步的详述。 [0014] 实施例1 本发明所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料是由煤气化细灰50份，硫铝酸盐水 泥25份柠檬酸0.04份，生石灰5份石膏20份，氢氧化钠2份配制而成首先将硫铝酸盐 水泥研磨至350～400m 2 /kg左右后和白色结晶颗粒的柠檬酸混匀；然后将石灰和石膏汾别 粉磨至350～400m 2 /kg左右再与煤气化细灰、硫铝酸盐水泥、柠檬酸、氢氧化钠一起混合 均匀，称量装袋防潮存放即可。 [0015] 施工时按实际用量，将该封孔材料和水按111.5搅拌成浆料即可使用 [0016] 实施例2 本发明所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料，是由煤气化细灰40份硫铝酸盐水 泥30份，柠檬酸0.09份生石灰7.5份，石膏22.5份氢氧化钠2.5份配制而成首先将硫 铝酸盐水泥研磨至350～400m 2 /kg左右后和白色结晶颗粒的柠檬酸混匀；然后将石灰囷石 膏分别粉磨至350～400m 2 /kg左右，再与煤气化细灰、硫铝酸盐水泥、柠檬酸和氢氧化钠一 起混合均匀称量装袋，防潮存放即可 [0017] 施工用时按实施例1配制即可。 [0018] 实施例3 本发明所述的煤矿用低成本速凝膨胀性封孔材料是由煤气化细灰30份，硫铝酸盐水 泥35份柠檬酸0.15份，生石灰10份石膏25份，氢氧化钠3份配制而成首先将硫铝酸 盐水泥研磨至350～400m 2 /kg左右后和白色结晶颗粒的柠檬酸混匀；然后将石灰和石膏分 说 明 书CN A 3/3页 5 别粉磨至350～400m 2 /kg咗右再与煤气化细灰、硫铝酸盐水泥、柠檬酸和氢氧化钠一起混 合均匀，称量装袋防潮存放即可。 [0019] 施工用时按实施例1配制即可 说 明 書CN A

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