风积砂似膏体煤矿充填材料的制作方法[0002]我国西北陕蒙一带的鄂尔多斯、榆林地区有丰富的煤炭资源，是21世纪主要的优质能源接续地，开发潜力巨大，发展前景广阔。同时，由于地处毛乌素沙漠和黄土高原接壌地带，水资源短缺，土地贫瘠，植被条件差，区域内生态系统自身调节能力差，又是生态环境脆弱地区。由于煤炭资源的大规模开采，对矿区生态环境和地面建筑物造成的破坏越来越严重，已经成为制约煤炭资源开发和社会可持续发展的重要因素。充填开采技术的研究和应用是实现该煤炭开发与生态环境保护协调发展的适宜途径，对西北地区煤矿保护生态环境、控制开采沉陷、保证水源不受破坏等具有重大意义。目前，风积砂作为充填材料骨料的相关研究较少，相关研究表明，风积砂可用于煤矿采空区的充填并实现对地表下沉的有效控制，具有作为充 填材料的可行性，同时在西北地区采用风积砂作为充填材料，对生态环境的治理有积极的意义。榆林地区的榆阳煤矿处于毛乌素沙漠南部，地表多风积砂沙丘，13.0258km2采矿权范围内风积砂总量达41683万t，风积砂存量巨大。采用风积砂作为充填材料的骨料，研发风积砂似膏体充填材料，很大程度上解决了充填材料供应与需求不均衡、充填成本与采矿效益不均衡的问题。
[0003]本发明目的在于提供一种风积砂似膏体煤矿充填材料。[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:[0005]一种风积砂似膏体煤矿的充填材料，充填材料具有良好的流动性,其由固料和水组成，充填材料中固料质量浓度在66%-75% ;其中固料主料为占固料48-56% (wt)的风积砂；所述固料按重量百分比计，36-40 %粉煤灰、4-8 %辅料、3 %水泥和48-56 %风积砂。[0006]进一步地，所述辅料的成分为生石灰、石膏和外加剂，三种成分按重量百分比计，78-88%生石灰、0-10%石膏、6-12%外加剂。[0007]进一步地，所述外加剂为速凝剂和铝粉膏，所述速凝剂为硫铝酸钙。
[0008]进一步地，所述硫铝酸钙和铝粉膏按重量比为10:1-20:1混合。
[0009]进一步地，所述风积砂堆积密度为1.503-1.543g.cm_3，表观密度2.571-2.599g.cm_3，孔隙率为40.4% -42.1%.风积砂颗粒粒径主要集中在0.15mm~~
0.6mm之间，平均粒径为0.249mm，平均不均匀系数为2.49，表明粒径分布比较集中，级配不良。
[0010]本发明所得填充料料浆，不需要泵压就可以快速充填，充填倍线可达到15倍，在1600m的数值高度条件下，水平输送距离可达1400m，能实现远距离自流输送；相对膏体充填工艺，充填系统运行能耗下降50%以上，充填系统运行能耗小；同时本发明的充填料浆结石体表现为微膨胀，一般可实现5%的膨胀率，可防止风积砂膏体充填材料所出现的干缩现象。



[0011]图1为本发明实施例提供的充填膨胀试块内部气泡分布图。
[0012]图2为本发明实施例提供的不同风积砂掺量与强度关系曲线。
[0013]图3本发明实施例提供的辅料掺量与强度关系曲线。
[0014]图4本发明实施例提供的不同位置充填体强度散点图。

[0015]本发明充填材料中原料为风积砂、粉煤灰、辅料、水泥和水。
[0016]其中，主料风积砂为分别在榆阳煤矿周边4个不同的位置，进行了风积砂取样，进行主要指标及分析。
[0017]主要物理指标测定
[0018]通过对取样的风积砂试验测得:风积砂堆积密度为.503-1.543g.cm_3，平均值为1.520g.cm—3 ;表观密度为2.571-2.599g.cm_3，平均值为2.587g.cm—3 ;孔隙率为40.4% -42.1%，且各个试样相差不大。
[0019]通过风积砂粒径筛析试验结果可知:榆阳煤矿附近风积砂颗粒粒径组成相差不大,主要集中在0.15mm-0.3mm以及0.3mm-0.6mm之间，平均粒径为0.249臟，平均不均匀系数为2.49，表明粒径分布比较集中，级配不良；同时风积砂各筛分参数相差不大，说明榆阳煤矿周围不同位置的风积砂粒径特性比较一致。
[0020]由实验结果可知，风积砂主要由Si02、A1203、CaO, Fe2O3和MgO组成，其中SiO2和Al2O3平均含量分别为65.75%和12.83%，是主要成分，且4个试样中各成分所占的比例差别不大；风积砂从微观上看主要是经风选的细小岩石颗粒，其矿物成分主要为石英、长石、云母等轻矿物，属于基本没有活性的骨料。
[0021]粉煤灰，其主要成分为SiO2, Al2O3及少量的的Fe2O3和CaO等。
[0022]辅料的主要成分为生石灰、石膏和外加剂。
[0023]实施例
[0024]充填材料配合比成分:
[0025]1.不同风积砂掺量实验结果
[0026]充填材料风积砂似膏体充填材料的主要组分为:风积砂、粉煤灰、水泥、辅料和水，实验方案按质量比计，粉煤灰、水泥、辅料和水的1:0.06:0.14:1.1质量比例关系不变，风积砂的掺量(即风积砂占充填材料总重量的比重)分别为:0% (即不添加风积砂)、15%、25%、35%和45%进行实验室配比试验。其中，辅料的成分为生石灰、石膏和外加剂，三种成分按重量百分比计，82%生石灰、8%石膏、10%外加剂(外加剂具体为硫铝酸钙和铝粉膏，硫铝酸钙和铝粉膏重量比为20:1)。
[0027]按以下条件进行养护:前24h在温度为40°C，湿度为96%养护箱养护，以后在45°C的恒温水浴中养护。实验数据总结见表1以及图2。
[0028] 表1不同风积砂掺量实验结果