一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用

1.本发明属于煤矸石自燃灭火材料技术领域，具体涉及一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用。


背景技术：

2.煤矸石在堆放过程中由于矸石中的煤与硫铁矿氧化时放出热量，热量不能及时散发至周围环境中，在达到临界温度后，加上充分的氧气供应，矸石会进入自燃状态。
3.目前常用的防止煤矸石自燃的方法主要有：覆盖法、表面浇灌法和注浆法。采用黄土覆盖法对排放的煤矸石进行覆盖过程中存在的问题：一是取土困难、取土费用高，取土破坏了生态植被；二是所取黄土基本上是沙石，真正的黄土成分很少，因此对煤矸石的覆盖效果较差，不能有效地对矸石进行很好的封闭，由于封闭不严，将来会造成煤矸石漏风，空气进入煤矸石内部，引起煤矸石自燃。
4.注浆法是通过隔氧的作用来达到防止煤矸石自燃的目的，目前的注浆灭火技术的材料通常是黄土，结实率低，粘结性差，仍会产生大量的裂隙；而凝胶材料相对较贵，不适合在大范围的高冒区灌注，且胶体防灭火技术由于在胶体形成过程中释放出氨气，污染井下空气，危害工人健康，同时，胶体的强度较低，呈刚性，一旦被破坏就不能恢复，因此在压注完成后，遇矿压会压裂，影响堵漏风效果。故现有的注浆浆液在防止煤矸石自燃时都具有一定的局限性。
5.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用，能够有效第防止煤矸石自燃，且成本较低。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料包括如下组分的原料：
9.粉煤灰50
‑
70份、硅钙渣10
‑
20份、脱硫石膏40
‑
50份、电石泥10
‑
20份、水泥5
‑
15份和复合外加剂10
‑
20份。
10.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述复合胶凝喷浆材料组分之间满足如下质量比：
11.粉煤灰：硅钙渣：脱硫石膏：电石泥：水泥：复合外加剂＝(8
‑
12)：(3
‑
5)：(6
‑
8)：(4
‑
6)：(2
‑
5)：(4
‑
6)。
12.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述粉煤灰的粒度在45μm以下；
13.优选地，所述硅钙渣的粒度在40μm以下，所述脱硫石膏的粒度为40
‑
60μm；
14.再优选地，所述水泥为硫铝酸盐超细水泥，所述硫铝酸盐超细水泥的粒度在35μm
以下。
15.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂包括：硅酸钠3
‑
5份、玻璃纤维3
‑
5份和硫酸铝2
‑
4份。
16.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述短切玻璃纤维的长度为10
‑
15mm。
17.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂还包括3
‑
5份可膨胀骨料；优选地，所述可膨胀骨料为可膨胀石墨。
18.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，作为可选实施例，按照质量份数计，所述复合外加剂还包括1
‑
3份表面活性剂；优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
19.本发明还提出了一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料浆液包括如下组分：
20.粉煤灰50
‑
70份、硅钙渣10
‑
20份、脱硫石膏40
‑
50份、电石泥10
‑
20份、水泥5
‑
15份、复合外加剂10
‑
20份和水。
21.如上所述的防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液，作为可选实施例，所述复合胶凝喷浆材料浆液的水灰比为1.7
‑
2。
22.本发明还提出了一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，将浆液喷注在煤矸石堆的表面，喷浆层厚度为5
‑
10cm，喷浆层固化后，自然养护。
23.有益效果：
24.本发明防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料大部分都是工业废弃物，包括以煤炭为燃料的电厂副产物粉煤灰和脱硫石膏、高铝粉煤灰生产氧化铝的副产品硅钙渣、pvc厂的副产物电石泥、以及复合外加剂，可以实现以废治废的双赢效果，使资源得到循环利用。并且，本技术原料中固体废弃物的加入量较大，水泥和外加剂的加入量较少，则制作成本较低。
25.本发明复合胶凝喷浆材料中硅钙渣含有较高含量的cao，与水反应生成的产物ca(oh)2对煤矸石等起到粘附、包裹、隔氧作用，此外，ca(oh)2能吸收、中和煤燃烧生成的so2、so3、h2s、co2等酸性气体，生成caso3、caso4、caco3等产物，有一定的固硫作用，同时这些产物对自燃的煤炭形成包裹体，起到防止自燃作用。在不同温度下，硅钙渣中cao与水反应的浆液还能和粉煤灰、自燃煤矸石中的活性sio2、al2o3、fe2o3等组分不同程度地发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化铝硅酸钙等，这些物质会与煤矸石形成固结体，这些固结体充填了煤矸石堆放的孔隙，降低了透气性，进而对煤矸石的自燃起到预防和阻燃的作用。
26.经测试，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的强度，3d抗压强度为1
‑
2mpa，7d抗压强度为2
‑
3mpa，28d抗压强度为7
‑
10mpa，具有较好的护坡作用，可以防止煤煤矸石滑坡，增加煤矸石的稳定性。
27.将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
18～
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间不小于4h，融化温度设置为18～20℃，每次冻融循环中试样的融化时间不小于4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度仍不低于28d抗压强度的90％，由此说明，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后
的固化层具有较好的抗风化能力。
28.同时，经测试，喷浆固化层具有良好的耐水性，试块软化系数不低于0.9，可以有效防止雨水渗入煤矸石堆中，降低煤煤矸石滑坡的可能性；也可以防止煤矸石堆内部的有害元素溶入雨水渗入地下水，有利于保护地下水。
具体实施方式
29.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.本发明采用粉煤灰、硅钙渣、脱硫石膏、电石泥、水泥以及复合外加剂为原料制备复合胶凝喷浆材料，复合胶凝喷浆材料加入水后形成浆液，浆液的性能评价方式一方面是考察浆液的性能，另一方面是考察浆液固化后的抗压强度。
32.本发明复合胶凝材料抑制煤矸石自燃的原理是浆液在煤矸石表面形成固化层，防风堵漏，隔绝空气，切断煤矸石内部氧气的供应，火源逐渐熄灭。考虑煤矸石的应用环境，煤矸石坡面面积比较大，部分煤矸石坡角大坡面长，需要使用泥浆管输送浆液，为施工预留操作时间。根据灭火原理和现场施工的条件，胶凝材料的浆液要有良好的流动性和稳定性，固化层要有良好的强度，致密性，耐水性。
33.因此喷浆材料性能需要满足：(1)浆液要具有良好的流动性，流动度控制在90
‑
100mm之间，便于管道输送。(2)浆液要具有良好的稳定性，6小时静置析水率≤5％。(3)喷浆固化层具有良好的强度，28d抗压强度≥7mpa；(4)降低成本，在满足性能的前提下，尽量减少水泥和外加剂的用量，提高粉煤灰、脱硫石膏、电石泥的掺入量。
34.本发明提供的一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料，按照质量份数计，复合胶凝喷浆材料包括如下组分的原料：
35.粉煤灰50
‑
70份(比如50份、55份、60份、65份或70份)、硅钙渣10
‑
20份(比如10份、12份、14份、16份、18份或20份)、脱硫石膏40
‑
50份(40份、42份、44份、46份、48份或50份)、电石泥10
‑
20份(比如10份、12份、14份、16份、18份或20份)、水泥5
‑
15份(比如5份、7份、10份、12份或15份)和复合外加剂10
‑
20份(比如10份、12份、14份、16份、18份或20份)。
36.需要说明的是，粉煤灰是指燃煤电厂从煤燃烧后的烟气中收集到的细小粉末，是燃煤电厂排出的主要固体废物，其主要组成成份为：sio2为35
‑
45％，cao为1
‑
10％，fe2o3为1
‑
5％，al2o3为20
‑
35％，其余为杂质。
37.硅钙渣是指对粉煤灰经碱法提取氧化铝和部分二氧化硅后剩余的工业废渣，其主要组成成份为：sio2为20
‑
25％，cao为45
‑
55％，mgo为0.5
‑
2.0％，na2o为3％
‑
7％，fe2o3为1.5
‑
3.8％，其余为杂质。硅钙渣具有多种优良性能，例如无自燃性和助燃性、不易氧化。脱硫石膏是指燃煤电厂烟气道粉尘经脱硫处理后的固体产物，其主要组成成份为：sio2为3.0
‑
6.0％，cao为37
‑
43％，mgo为1.0
‑
1.5％，na2o为3％
‑
7％，fe2o3为1.5
‑
3.8％。，so3为48
‑
53％，其余为杂质。
38.本发明具体实施例中，复合胶凝喷浆材料组分之间满足如下质量比：
39.粉煤灰：硅钙渣：脱硫石膏：电石泥：水泥：复合外加剂＝(8
‑
12)：(3
‑
5)：(6
‑
8)：(4
‑
6)：(2
‑
5)：(4
‑
6)。优选地，粉煤灰：硅钙渣：脱硫石膏：电石泥：水泥：复合外加剂＝12：5：8：7：4：5。
40.本发明具体实施例中，粉煤灰为一级粉煤灰，为高钙粉煤灰，高钙粉煤灰中的钙质和al2o3反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙从而能够提高固化层的强度。并且粉煤灰的粒度控制在45μm以下，这样在制备浆液时只需要简单的研磨即可，节省了大量的人力物力。
41.本发明具体实施例中，硅钙渣的粒度在40μm以下，脱硫石膏的粒度为40
‑
60μm。
42.本发明具体实施例中，水泥为硫铝酸盐超细水泥，硫铝酸盐超细水泥的粒度在35μm以下。
43.本发明具体实施例中，按照质量份数计，复合外加剂包括：硅酸钠3
‑
5份(比如3份、4份或5份)、玻璃纤维3
‑
5份(比如3份、4份或5份)和硫酸铝2
‑
4份(2份、3份或4份)。
44.本实施例中，硅酸钠的加入量一方面决定了浆液的流动性，另一方面决定了浆液中颗粒的悬浮性，使得浆液在管路中流通顺畅，不堵塞管道。选用该加入量的硅酸钠，可以使得后续制备的浆液粘度适中，具有较强的流动性。并且，硅酸钠的加入，可以使得复合胶凝喷浆材料脱水缓慢，能够浸润煤矸石堆内部的空隙，更有利于惰化煤矸石内部的活性基团，从而达到防自燃的效果。
45.玻璃纤维为结构稳固纤维，能够有效地加强浆液固化强度，使其不易开裂，起到较好的隔氧作用。
46.硫酸铝为速凝剂，加入后可以适当延长浆液的固化时间，失水速率降低，非常适合煤矸石堆浆液充填堵漏风。
47.本发明具体实施例中，玻璃纤维为短切玻璃纤维，短切玻璃纤维的长度为10
‑
15mm(10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm)。选用该长度的短切玻璃纤维能够更有效地加强浆液固化强度，使其不易开裂，起到较好的隔氧作用。
48.进一步地，本发明具体实施例中，按照质量份数计，复合外加剂还包括3
‑
5份(比如3份、4份或5份)可膨胀骨料，优选地，可膨胀骨料为可膨胀石墨。可膨胀石墨是一种利用物理或化学的方法将非碳质反应物插入石墨层间，形成的晶体化合物。可膨胀石墨在遇到高温时，层间化合物分解，开始膨胀，在1000℃时膨胀完全，膨胀倍数可达200倍以上。膨胀后的石墨形成了一个非常好的绝热层，能有效隔热，在火灾中具有热释放率低，质量损失小，产烟量少特点。当复合胶凝喷浆材料浆液中水分完全蒸发后，其中的骨料在高温条件下会迅速膨胀，从而将煤矸石堆内的高温火源紧密包裹起来，对漏风裂隙进行二次封堵，从而起到更好的防止煤矸石堆放过程自燃的效果。
49.进一步地，本发明具体实施例中，按照质量份数计，复合外加剂还包括1
‑
3份(比如1份、2份或3份)表面活性剂；表面活性剂的加入，表面活性剂具有较好的起泡性能，可以使得复合胶凝喷浆材料浆液形成泡沫浆液。在采用泡沫浆液覆盖在煤矸石堆表面以防止其自燃时，泡沫浆液中的水分吸收大量的热，会降低煤矸石堆放的温度，也会降低煤矸石堆自燃放热的热量，有效地起到较好的防自燃效果。
50.优选地，表面活性剂为十二烷基硫酸钠。十二烷基硫酸钠的起泡效果较好，且所形成的泡沫稳定性较好，能够更有效地降低煤矸石的温度，起到冷却作用，从而更有效地起到放自燃效果。
51.本发明还提供了一种复合胶凝喷浆材料浆液，按照质量份数计，所述复合胶凝喷浆材料浆液包括如下组分：
52.粉煤灰50
‑
70份(比如50份、55份、60份、65份或70份)、硅钙渣10
‑
20份(比如10份、12份、14份、16份、18份或20份)、脱硫石膏40
‑
50份(比如40份、42份、44份、45份或50份)、电石泥10
‑
20份(10份、12份、14份、16份、18份或20份)、水泥5
‑
15份(5份、7份、10份、12份或15份)、复合外加剂10
‑
20份(比如10份、12份、14份、16份、18份或20份)和水。
53.本发明具体实施例中，复合胶凝喷浆材料浆液的水灰比为1.7
‑
2(比如1.7、1.8、1.9或2)。此水灰比的浆液具有较好的流动性和可泵时间，同时经过固化后的固化层的抗压强度较高。
54.为了更进一步地理解本发明，本发明还提供了一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，其应用方法为：使用输送管道进行泵送，使用喷浆机自上而下把浆液喷在煤矸石堆的表面，喷浆层厚度为5
‑
10cm，喷浆层固化后，自燃养护。
55.下面通过具体实施例对本发明防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料、浆液及其应用进行详细说明。
56.需要说明的是，下面具体实施例和对比例中，浆液的流动性测试方法参照水泥胶砂的流动性测试方法，按《水泥胶砂流动度测定方法》gb/t2419
‑
2005中的要求，浆液的流动度使用水泥胶砂流动度测定仪进行测定。流动度以水泥胶砂在流动桌上扩展的平均直径mm)表示，平均直径越大，水泥胶砂的流动度数越大，流动性越好。
57.析水率是指浆液固结后析出水的体积与原浆液体积之比。浆液的析水率反映了浆液的稳定性，是浆液的重要性能指标，一般生产应用要求浆液要有较小的析水率。析水率越低则浆液稳定性越好，规定6h析水率小于5％的浆液称为稳定浆液，以6h的析水率作为评价浆液稳定性的指标。浆液析水率的测试方法如下，取一个500ml量筒，倒入大约400ml浆液，记录浆液体积为v1，放置6h后，观察浆液上方析出情况，读出析出水的体积v2，析水率α是v2和v1的比值。
58.喷浆材料固化体的抗压强度依照gb/t17671－1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》进行试验，采用无侧限单轴受压。试验中使用70.7
×
70.7
×
70.7mm三联砂浆试模，试样脱模后放入水泥恒温恒湿标准养护箱中养护，测定期龄在3d、7d及28d的抗压强度。每组试验中，分别测试三个试块的抗压强度，取平均值为一个组的测试结果，精确至0.01mpa。测试中出现个别试块的抗压强度读书偏大或者偏小(
±
20％)，应改剔除掉，求剩余块数的平均值。
59.实施例1
60.本实施例提供的一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，包括如下步骤：
61.(1)按质量份计，称量粉煤灰50份、硅钙渣10份、脱硫石膏40份、电石泥10份、水泥5份、硅酸钠3份、长度为10mm的短切玻璃纤维3份、硫酸铝4份及水220份，搅拌均匀，得到复合胶凝喷浆材料浆液。使用水泥胶砂流动度测定仪测定流动度为104mm，浆液6h析水率为3.3％。
62.(2)将浆液倒入70.7
×
70.7
×
70.7的砂浆三联试模中，连同试模放在温度(20
±
2)℃，相对湿度≥50％的环境中，48h后脱模，将试块放在温度(20
±
1)℃，相对湿度不低于
90％的养护箱内，分别检测试块在3d、7d、28d时期的抗压强度分别为1.1mpa、2.6mpa、8.8mpa，28d后软化系数为0.93。
63.(3)将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间为4h，融化温度设置为20℃，每次冻融循环中试样的融化时间为4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度(8.2mpa)为28d抗压强度的93.2％，由此说明，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的抗风化能力。
64.实施例2
65.本实施例提供的一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，包括如下步骤：
66.(1)按质量份计，称量粉煤灰62份、硅钙渣15份、脱硫石膏44份、电石泥12份、水泥8份、硅酸钠3份、长度为10mm的短切玻璃纤维5份、硫酸铝4份、可膨胀石墨3份、及水280份，搅拌均匀，得到复合胶凝喷浆材料浆液。使用水泥胶砂流动度测定仪测定流动度为107mm，浆液6h析水率为3.1％。
67.(2)将浆液倒入70.7
×
70.7
×
70.7的砂浆三联试模中，连同试模放在温度(20
±
2)℃，相对湿度≥50％的环境中，48h后脱模，将试块放在温度(20
±
1)℃，相对湿度不低于90％的养护箱内，分别检测试块在3d、7d、28d时期的抗压强度分别为1.6mpa、2.7mpa、9.2mpa，28d后软化系数为0.94。
68.(3)将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间为4h，融化温度设置为20℃，每次冻融循环中试样的融化时间为4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度(8.7mpa)为28d抗压强度的94.6％，由此说明，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的抗风化能力。
69.实施例3
70.本实施例提供的一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，包括如下步骤：
71.(1)按质量份计，称量粉煤灰70份、硅钙渣20份、脱硫石膏48份、电石泥20份、水泥15份、硅酸钠5份、长度为10mm的短切玻璃纤维3份、硫酸铝2份、可膨胀石墨5份、十二烷基硫酸钠3份及水380份，搅拌均匀，得到复合胶凝喷浆材料浆液。使用水泥胶砂流动度测定仪测定流动度为110mm，浆液6h析水率为2.8％。
72.(2)将浆液倒入70.7
×
70.7
×
70.7的砂浆三联试模中，连同试模放在温度(20
±
2)℃，相对湿度≥50％的环境中，48h后脱模，将试块放在温度(20
±
1)℃，相对湿度不低于90％的养护箱内，分别检测试块在3d、7d、28d时期的抗压强度分别为1.9mpa、2.9mpa、9.8mpa，28d后软化系数为0.96。
73.(3)将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间为4h，融化温度设置为20℃，每次冻融循环中试样的融化时间为4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度(9.2mpa)为28d抗压强度的93.9％，由此说明，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的抗风化能力。
74.实施例4
75.在某自燃煤矸石堆进行现场试验，选取2000平方米的自燃区域，通过电热偶检测到煤矸石堆内部温度为425℃，将电热偶探头预埋治理后期再次检测温度，使用喷浆机将实施例1制备得到的浆液喷注在煤矸石堆的表面，喷浆层厚度为5cm，喷浆层固化后，自然养护自，施工后的第3d、7d、28d取样检测抗压强度为1.7mpa、2.2mpa、9.3mpa。喷浆治理后的30d、45d、60d、80d检测预埋电热偶的温度读数持续下降至328℃、146℃、52℃、30℃，80d之后煤矸石堆自燃区域温度趋于正常。
76.实施例5
77.在某自燃煤矸石堆进行现场试验，选取1000平方米的自燃区域，通过电热偶检测到煤矸石堆内部温度为378℃，将电热偶探头预埋治理后期再次检测温度，使用喷浆机将实施例2制备得到的浆液喷注在煤矸石堆的表面，喷浆层厚度为5cm，喷浆层固化后，72h后通过在喷浆固化层表面洒水，持续3
‑
4次，施工后的第3d、7d、28d取样检测抗压强度为1.9mpa、2.9mpa、9.9mpa。喷浆治理后的30d、45d、60d、80d检测预埋电热偶的温度读数持续下降至228℃、126℃、48℃、29℃，80d之后煤矸石堆自燃区域温度趋于正常。
78.实施例6
79.本实施例提供的一种防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料浆液的应用，其步骤与实施例1相同，仅仅在原料选择上有所不同。
80.本实施例研究了粉煤灰、硅钙渣及脱硫石膏加入的比例对浆液性能的影响，设定电石泥的加入量为15份，水泥的加入量为10份，复合外加剂的加入量为15份，且复合外加剂均包括：硅酸钠3份、玻璃纤维3份、硫酸铝4份、可膨胀骨料3份、和十二烷基硫酸钠2份，水灰比为0.65，养护方式均采用标准养护。对比粉煤灰、硅钙渣及脱硫石膏加入的比例为50:20:50、55:16:45、60:15:40对浆液的性能影响，具体见表1，表1为粉煤灰、硅钙渣及脱硫石膏加入的比例对浆液性能影响的试验结果。
81.表1粉煤灰、硅钙渣及脱硫石膏加入的比例对浆液性能影响的试验结果
[0082][0083]
从表1中可以看出，随着粉煤灰加入量的增加，由50份增加至60份，硅钙渣由20份减少到15份，脱硫石膏由50份减少至40份，浆液的流动度不断增加，从102mm增加到109mm，且流动度均保持在100mm以上，则浆液具有较好的流动性，能够满足管道输送。
[0084]
经过分析，流动度的增加得原因是由于粉煤灰颗粒呈球状，表面致密、光滑，其颗粒形态和表面状态在复合浆体中发挥滚珠轴承作用，粉煤灰含量增加硅钙渣和脱硫石膏含量减少流动度增加说明粉煤灰在所研究的体系中对流动度的贡献要大于硅钙渣和脱硫石膏，硅钙渣和脱硫石膏掺量的增加在一定程度上减小了浆体稠度，流动度有降低趋势。
[0085]
并且，随着粉煤灰加入量的增加，硅钙渣和脱硫石膏的加入量减少，6h后浆液析水
率从3.2％下降至3.0％，下降趋势不大。且浆液的析水率小于5％，则浆液为稳定浆液。
[0086]
同时，由表1中可以看出，随着期龄的发展，抗压强度不断增加，且随着粉煤灰加入量的增加，硅钙渣和脱硫石膏的加入量减少，不同期龄均第2组时抗压强度最高，在期龄3d时抗压强度变化不明显，在7d时抗压强度变化程度加大，28d时抗压强度转折非常明显。
[0087]
经分析，粉煤灰:硅钙渣:脱硫石膏的加入比例由50:20:50至55:16:45，抗压强度增大并达到最大，从55:16:45至60:15:40时，抗压强度逐渐降低，说明随着粉煤灰含量的增加，脱硫石膏在初期起物理填充的作用，对强度影响不大，随着期龄的发展，硅钙渣和脱硫石膏激发粉煤灰活性，提高了体系的强度。
[0088]
对比例1
[0089]
本对比例与实施例1的区别在于，复合胶凝喷浆材料浆液中不含有硅钙渣，其他原料与实施例1相同。
[0090]
(1)使用水泥胶砂流动度测定仪测定复合胶凝喷浆材料浆液的流动度为98mm，浆液6h析水率为4.8％。
[0091]
(2)将浆液倒入70.7
×
70.7
×
70.7的砂浆三联试模中，连同试模放在温度(20
±
2)℃，相对湿度≥50％的环境中，48h后脱模，将试块放在温度(20
±
1)℃，相对湿度不低于90％的养护箱内，分别检测试块在3d、7d、28d时期的抗压强度分别为0.9mpa、1.8mpa、6.9mpa，28d后软化系数为0.93。
[0092]
(3)将达到28d龄期的固化试样进行冻融循环实验，其中，冷冻温度设置为
‑
15℃，每次冻融循环中试样的冷冻时间为4h，融化温度设置为20℃，每次冻融循环中试样的融化时间为4h，共进行30次的冻融循环，30次的冻融循环试样后，测得固化试样的抗压强度(5.6mpa)为28d抗压强度的81.2％。
[0093]
由此看出，相较于对比例1，实施例1由于复合胶凝喷浆材料浆液中加入了硅钙渣，则其浆液流动性较好，28d的抗压强度较好，且具有较好的抗风化能力。
[0094]
综上所述：本发明防止煤矸石自燃的复合胶凝喷浆材料大部分都是工业废弃物，包括以煤炭为燃料的电厂副产物粉煤灰和脱硫石膏、高铝粉煤灰生产氧化铝的副产品硅钙渣、pvc厂的副产物电石泥、以及复合外加剂，可以实现以废治废的双赢效果，使资源得到循环利用。并且，本技术原料中固体废弃物的加入量较大，水泥和外加剂的加入量较少，则制作成本较低。
[0095]
本发明通过合理调配各个原料的加入量制备复合胶凝喷浆材料浆液，将浆液喷在煤矸石堆表面形成固化层，防风堵漏，隔绝空气，切断煤矸石内部氧气的供应，火源逐渐熄灭。
[0096]
并且，浆液固化后的固化层具有较好的强度，3d抗压强度为1
‑
2mpa，7d抗压强度为2
‑
3mpa，28d抗压强度为7
‑
10mpa，具有较好的护坡作用，可以防止煤煤矸石滑坡，增加煤矸石的稳定性。将达到28d龄期的固化试样进行30次冻融循环实验后，测得固化试样的抗压强度仍不低于28d抗压强度的90％，由此说明，本发明复合胶凝喷浆材料浆液固化后的固化层具有较好的抗风化能力。
[0097]
同时，喷浆固化层具有良好的耐水性，试块软化系数不低于0.9，可以有效防止雨水渗入煤矸石堆中，降低煤煤矸石滑坡的可能性；也可以防止煤矸石堆内部的有害元素溶入雨水渗入地下水，有利于保护地下水。
[0098]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。