本发明涉及建筑材料技术领域的灌浆料，具体涉及一种基于磷石膏的矿山溶洞填充灌浆料。
背景技术：
磷石膏的治理和利用问题是一个世界性的难题，我国是世界上最大的磷肥生产国家，同时也是最大的磷石膏副产国。由于磷石膏产量巨大，磷石膏综合利用产品的市场容量有限，目前还无法做到对磷石膏的全部利用。由于磷石膏堆存量很大，占用了大量的土地资源，磷石膏的处理成为一个急迫重要的课题。在国务院2009年节能减排工作计划当中，磷石膏的综合利用被列为资源化重点工程。
另一方面，各类采矿工业在开采相应资源后，形成了大量的采空区。工业废弃物堆场在地下水的侵蚀下，有的甚至形成溶洞，特别是在喀斯特地貌区域，这类情况愈加严重。这些采空区和溶洞有塌陷失稳等潜在的危害性，使大量的土地和植被遭受批破坏，甚至造成安全事故。充填胶结剂是处理废弃矿井溶洞的重要方法，目前大部分矿山充填所用的胶结剂是硅酸盐水泥，充填成本较大。
近年来，磷石膏的再生利用得到了较多的研究，与磷石膏相关的产品性能也有了较大的提高。如申请号为201510063304.7，专利申请名称为一种磷石膏基高流态灌浆材料，该申请专利以磷基高强石膏为基础原料，以粉煤灰为矿物掺合料，以电石渣和水泥为碱性激发剂，采用晶须对灌浆料改性，并配以一定量的缓凝剂、减水剂、保水剂和憎水剂而构成。其特点是流动性好、强度发展快和凝结时间短。又如专利公开号：CN102173709B，专利名称：一种性能可调的石膏基灌浆料，该专利采用半水石膏和矿渣粉为基础原料，以硅酸盐水泥为碱性激发剂，并配以一定粒径的石英砂、乳胶粉以及化学添加剂高效减水剂、高效缓凝剂、抗沉降剂、憎水剂和引气剂而成，具有耐水性好、流动度大和凝结时间快且易控的特点。从这些专利产品看，大多以硅酸盐水泥作为激发材料，辅以各种添加剂以提高流动性和力学性能及早强特性。这些产品制备时，其各添加剂的掺量对灌浆料性能影响显著，此外，所需的原材料品种繁多，并且对原材料组分的要求较高，部分原材料需要经过加工筛分才能投入使用。这加大了在矿山溶洞充填中使用磷石膏基灌浆料的经济成本，降低了效率，制约了磷石膏的使用范围。本发明提供一种对原材料组分要求较低、无需二次加工或者筛分、用料种类较少的能大范围使用的灌浆料。
技术实现要素：
本发明的目的在于利用工业废弃物磷石膏和粉煤灰，合理利用资源，通过技术改善和激发废弃物的潜在性能，提供一种基于磷石膏的矿山溶洞填充灌浆料。本发明以磷石膏为基础材料，辅以少量硅酸盐水泥和矿物掺合料。本发明的矿山溶洞充填灌浆材料工作性能好，是一种适用于矿山及溶洞填充加固的自流平灌浆料。与其他已开发的磷石膏基灌浆料相比，本灌浆料除了具有流动性大，还具有较快的凝结硬化速度、较好的力学性能以及很高的抗渗能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种基于磷石膏的矿山溶洞填充灌浆料，所述灌浆料由粉料和液料组成；以占所述灌浆料总重的重量百分比含量计，所述粉料包括如下组分：
所述液料包括如下组分：
减水剂 0.8～1.1％，
早强剂 0.03～0.05％。
优选的，所述磷石膏的溶解度常数为5～25，含水量为18～22wt％。该磷石膏为磷化工厂未处理的磷石膏。
优选的，所述速凝剂为化学纯铝酸钠，净含量41wt％以上。该铝酸钠，为市售产品，白色易潮解颗粒，纯度大于90％。
优选的，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
优选的，所述保水剂为甲基纤维素醚，为白色粉末。
优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，为纯度大于40％的淡黄色液体。
优选的，所述早强剂为三乙醇胺，为纯度大于99％的无色液体。
本发明还涉及一种基于磷石膏的矿山溶洞填充灌浆料的使用方法，所述方法包括：取粉料重量20～22wt％的拌合水，在所述拌合水中加入液料，搅拌均匀后加入到所述粉料中搅拌2～3分钟，即可进行施工。
具体而言，上述用于废弃矿井溶洞环境施工的灌浆料制备方法是：按配方比例称所需的磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉，以及化学添加剂速凝剂铝酸钠、保水剂甲基纤维素醚在搅拌机中充分搅拌均匀，形成产品，进行装袋。施工现场使用时，根据基层材料和性能要求，取粉料重量20～22wt％的拌合水，并按配方比例将减水剂和早强剂加入拌合水中，搅拌均匀后，倒入搅拌机中充分搅拌2～3分钟，然后进行施工。可以用于矿山溶洞和部分废弃地下空间的充填、加固、修补等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)凝结硬化快，160～220min可以达到终凝；
2)大流动性，初始流动度能到达300mm，易于泵送灌注；
3)较强的耐水性，水下浸泡无分解现象，强度损失极小，软化系数较大；
4)较强的力学性能，相较于其他磷石膏基灌浆料28d抗压强度大多在1～3MPa，本发明灌浆料28d抗压强度能达到17～22Mpa。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例由磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉以及铝酸钠、甲基纤维素醚按一定比例混合均匀袋装而成。在施工现场，根据工程应用需要，通过调整各个组分，可以获得所需要的性能。
实施例1
本实施例中各组分及其重量百分比为：
上述组分中的磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉以及铝酸钠、甲基纤维素醚按前述工艺制备得灌浆料粉料。加入粉料质量的0.20的自来水，并在水中加入上述配比的早强剂(三乙醇胺)和减水剂(聚羧酸减水剂)，进行搅拌3分钟，得到可流动的料浆。其初始流动度达到320mm，200min达到终凝，测试其7d强度为14MPa，14d强度为18MPa，28d强度为21MPa，软化系数为0.71。
实施例2
本实施例中各组分及其重量百分比为：
上述组分中的磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉以及铝酸钠、甲基纤维素醚按前述工艺制备得灌浆料粉料。加入粉料质量的0.22的自来水，并在水中加入上述配比的早强剂(三乙醇胺)和减水剂(聚羧酸减水剂)，进行搅拌3分钟，得到可流动的料浆。其初始流动度达到280mm，180min达到终凝，测试其7d强度为10MPa，14d强度为13MPa，28d强度为17MPa，软化系数为0.70。
实施例3
本实施例中各组分及其重量百分比为：
上述组分中的磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉以及铝酸钠、甲基纤维素醚按前述工艺制备得灌浆料粉料。加入粉料质量的0.21的自来水，并在水中加入上述配比的早强剂(三乙醇胺)和减水剂(聚羧酸减水剂)，进行搅拌2分钟，得到可流动的料浆。其初始流动度达到300mm，终凝时间160min，测试其7d强度为11MPa，14d强度为14MPa，28d强度为20MPa，软化系数为0.74。
实施例4
本实施例中各组分及其重量百分比为：
上述组分中的磷石膏、粉煤灰、硅酸盐水泥、生石灰和微硅粉以及铝酸钠、甲基纤维素醚按前述工艺制备得灌浆料粉料。加入粉料质量的0.20的自来水，并在水中加入上述配比的早强剂(三乙醇胺)和减水剂(聚羧酸减水剂)，进行搅拌3分钟，得到可流动的料浆。其初始流动度达到310mm，终凝时间220min，测试其7d强度为13MPa，14d强度为18MPa，28d强度为21MPa，软化系数为0.71。
综上所述，本发明提供一种以磷石膏为基础材料，辅以少量硅酸盐水泥和矿物掺合料，且工作性能较好，能自流平的矿山溶洞充填灌浆材料。本发明提供的灌浆料有三个方面的意义：一、可以拓宽磷石膏的应用范围，大量消耗磷石膏固体废弃物，实现资源的再生利用；二、提供一种适合充填灌注废弃矿井溶洞的新型灌浆料，取代了大部分硅酸盐水泥，降低了经济成本；三、本发明的灌浆料提供了一种同时解决矿山工业中废料和废弃空间问题的高效方法。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。