一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支 护用干混喷浆材料。
【背景技术】
[0002] 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴 生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程 中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是A1203、 Si02，另外还含有数量不等的Fe203、CaO、MgO、Na20、K20、P205、S0#P微量稀有元素(镓、钒、 钦、钻)。
[0003] 煤矸石是煤伴生废石。在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥 质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。含碳20%~30%有些含腐殖酸。中国历年已积存 煤矸石约l〇〇〇Mt，并且每年仍继续排放约lOOMt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或 引起火灾。
[0004] 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固 体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为说0 231203、？60、？620 3、0&0、1102等。粉 煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放 量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤 塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰可作为混凝土的掺合料。但 是现有技术混凝土中粉煤灰的利用率低（即掺加量小)，使之难以消纳电力工业排放的粉煤 灰废料，环保效果也就不明显。随着电力工业的迅速发展，粉煤灰的排放量急剧增长，废渣 污染环境，占用土地，浪费资源，因此寻求粉煤灰的出路，是一个迫切需要解决的重要课题。
[0005] 微娃粉也叫娃灰或称凝聚娃灰，英文为MicrosilicaorSilicafume。是铁合金 在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiOjPSi气体，气 体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除 尘环保设备进行回收。微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高混凝土的流变性能。微硅粉的 平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，可以填充在水泥颗粒空隙之间，提高混凝土强 度和耐久性。
[0006] 申请号为=02145121. 4的发明专利《环保型高性能预拌混凝土及其制备方法》中 公开了一种对固体工业废料矿粉、粉煤灰和液体工业废料即混凝土工厂回收水进行利用的 预拌混凝土，但是其中矿粉、粉煤灰的掺量仍然很小，最高量也仅为9. 4%。
[0007] 而申请号为=200810229931. 3的发明专利《一种预拌混凝土及其生产方法》公开 了一种预拌混凝土，利用废弃尾矿和粉煤灰生产预拌混凝土，但是粉煤灰的用量也仅是占 总料的4%左右，而矿粉也仅为10%左右。粉煤灰的掺量依然较低。
[0008] 申请号为=200910051256. 4的发明专利《使用煤矸石炉渣替代部分天然砂的预拌 混凝土》公开了一种使用煤矸石炉渣代替部分天然砂的预拌混凝土，增加废弃物的利用途 径，但是其中煤矸石用量8-10%，仍然没有高效的解决了煤矸石废弃物的利用。
[0009] 申请号为=200910074628. 5的发明专利《矿用高耐久性轻质喷射混凝土》公开了 采用水泥、炉渣、砂、粉煤灰、矿渣微粉、硅灰、速凝剂、水按比例制备的混凝土，但是该混凝 土中应用了较多的炉渣，粉煤灰的用量低，环保效果差。
[0010] 在采矿过程中经常使用到喷射混凝土施工工艺，该工艺是否合理决定着施工质量 的优劣，施工中涉及许多的细节问题，都与保证喷射混凝土的强度有关，优选施工工艺和合 理选择混凝土是质量控制的关键。喷射混凝土施工工艺流程主要有：干喷法、潮喷法、湿喷 法、混合喷射法等。
[0011] 现有的喷浆工艺在喷浆施工中粉尘量大、回弹量多，严重污染井下空气和作业环 境，并造成浪费，影响锚网支护技术，现有的喷浆材料难以满足井下复杂条件的需求。
[0012] 传统喷浆材料现场拌混配比不易掌握，工人操作随意性大，回弹率高达35-40%， 粘聚性差，严重影响喷浆质量，喷浆次数增多；拌混时粉尘污染大，操作工人多，机械设备增 加，影响进行安全生产并危害工人身心健康。
【发明内容】
[0013] 本发明为了解决现有喷浆材料现场拌混，配比不易掌握，操作的随意性大、回弹率 高、粘聚性差，粉尘污染大等问题，提供了一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混 喷浆材料。
[0014] 本发明采用如下技术方案实现的：一种高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用 干混喷浆材料，由下列重量份的原料组成：粉煤灰800-1800份、煤矸石800-1800份、水泥 50-200份、矿渣粉50-150份、二氧化硅5-10份、微硅粉30-100份、萘系减水剂5-10份；聚 丙烯纤维0. 1-0. 3份。
[0015] 优选配比为：粉煤灰1500份、煤矸石1500份、水泥100份、矿渣粉100份、二氧化 硅10份、微硅粉60份、萘系减水剂7份；聚丙烯纤维0. 2份。
[0016] 所述水泥为42. 5强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；所述煤矸石粉碎粒 径为5_20mm;所述聚丙稀纤维长度为10_30mm。
[0017] 煤矸石粉碎后，按比例将粉煤灰、煤矸石粉、水泥、矿渣粉、二氧化硅、微硅粉、萘系 减水剂混匀即可，使用时，将混匀的干混喷浆材料在搅拌喷浆机中与水混合搅拌，直接运至 井下喷射施工地点即可使用。
[0018] 本发明所述高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料其28d抗压强 度达到25MPa以上，可以达到C20-C50标号的干混喷浆材料；降低了施工过程中的粉尘含 量，回弹率由普通混凝土的30%降低至5%-8%，比常规制备的喷射混凝土降低30-35%左右； 混凝土自重减轻25-30%，自重大大降低，比普通混凝土降低30-40% ;粘附力大大提高；每 吨高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料成本约为120元左右，大大降低了 成本。
[0019] 本发明所述高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护用干混喷浆材料，原料中大量使 用了现有技术难以解决的污染物粉煤灰和煤矸石，解决了粉煤灰和煤矸石浪费资源、污染 环境的问题；添加了污染物矿渣粉、废料微硅粉，降低了生产成本，保护了环境。该喷浆材料 无挥发物污染井下环境与操作人员的身心健康，无粉尘污染，基本杜绝了粉尘的形成；保证 了操作人员的身体健康和安全生产；喷浆材料可以在井上混拌，井下作业，减少了井下的操 作工人数量以及混拌设备，降低工人的劳动强度，安全系数提高；高掺粉煤灰和煤矸石的井 下锚网支护用干混喷浆材料粘附力强，回弹料少，粘聚性高，支护强度高，提高了喷浆材料 的利用率，避免了大量落地料的浪费，节约了喷浆材料，提高了效益；节约人力，减少井下材 料占地面积；采用防潮的塑料纺织带包装本发明所述高掺粉煤灰和煤矸石的井下锚网支护 用干混喷浆材料，因此即使在井下潮湿环境储存也可以达到2-3年的储存期而不变质。