【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿采空区充填材料领域，尤其涉及一种煤矿采空区多功能充填材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着煤矿资源的不断开采，采空区的形成导致地下的煤炭结构失去支撑，造成地表沉陷。地表沉陷导致周围的建筑物、道路和管线设施损坏，同时造成生态环境不可逆转的破坏，并且也威胁人员的生命安全。因此解决矿物资源开采过程中所造成的采空区塌陷问题对促进可持续发展、促进社会和谐稳定具有重要意义。
2、随着煤矿开采力度的加大，煤矿采空区有毒有害气体泄漏、遗煤自燃等问题越来越多。我国现有的采空区充填材料功能单一，存在流动性不够理想、凝固速度满、阻化性能较差等问题。因此，面临煤矿开采带来的一系列问题，研究出一种适用于煤矿采空区问题的多功能充填材料的重要性毋庸置疑。
技术实现思路
1、基于上述分析，本专利技术的目的在于减少煤矿采空区出现的地表沉陷、有毒有害气体泄露、遗煤自燃问题。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种煤矿采空区多功能充填材料，由以下组分及重量百分比组成：矿渣：53％-55％，粉煤灰：30％-32％，水泥：8％-10％，苯丙乳液1.5％-2.5％，无氯式早强剂1％-2％，硅酸盐膨胀剂0.9％-1.1％，聚羧酸减水剂0.6％-1％，碳酸锂促凝剂0.4％-0.6％。
3、进一步，所述矿渣为高活化性碱性矿渣。
4、进一步，所述粉煤灰为一级f类低钙粉煤灰，细度≤45μm，需水量比≤95％，烧失量≤5.0％。
5、进一步，所述水泥为42.5号
6、进一步，所述矿渣、粉煤灰、水泥作为煤矿采空区多功能充填材料的骨料、细料、胶结剂。
7、进一步，所述苯丙乳液为改性剂，苯丙乳液与材料混合后可以降低材料间界面张力，在材料表面形成聚合物薄膜，从而降低材料的渗透性，提高材料的强度。
8、进一步，所述无氯式早强剂的主要成分为na2so4、caso4，这些成分可以通过促进水泥水化反应、减少孔隙率、阻止水泥颗粒的沉淀等机制，提高材料的早期强度，缩短材料的养护时间。
9、进一步，所述硅酸盐膨胀剂的主要成分为cao、fe2o3、sio2、al2o3、mgo，膨胀剂与材料混合后的水化产物可以降低材料的渗透性能。
10、进一步，所述聚羧酸减水剂的主要成分包括聚羧酸类聚合物、表面活性剂和助剂，聚羧酸减水剂通过表面吸附作用、斥水作用、水化抑制作用和分散作用等机制，有效减少材料中的水灰比，改善材料的流动性，从而提高材料的强度和耐久性。
11、进一步，所述碳酸锂促凝剂的主要成分为li2co3，碳酸锂促凝剂通过离子效应、催化作用、抑制剂作用和表面张力调节等机制，可以加速水泥的水化反应，促进材料的凝结和硬化过程，从而提高材料的早期强度
12、本专利技术的第二个目的是提供上述煤矿采空区多功能充填材料的制备方法，包括以下步骤：
13、步骤1，将矿渣放入粉磨机粉磨，粉磨机转速为2800r/min，出料细度在15mm以下，粉磨后通过筛网选取粒径为5-10mm的矿渣。
14、步骤2，按照重量百分比，称取矿渣53％-55％、粉煤灰30％-32％、水泥8％-10％、苯丙乳液1.5％-2.5％、无氯式早强剂1％-2％、硅酸盐膨胀剂0.9％-1.1％、聚羧酸减水剂0.6％-1％、碳酸锂促凝剂0.4％-0.6％，将干料混合均匀后放置搅拌机，选择0.2-0.3的水灰比，将水倒入搅拌机搅拌均匀，得到煤矿采空区多功能充填材料。
15、本专利技术提供的煤矿采空区多功能充填材料具有配方简单、施工方便、较好的抗压强度、流动性适中、较低的渗透率和一定的阻化效果等特点，适用于推广煤矿采空区的充填工程，因此，这种多功能充填材料在煤矿采空区充填工程中具有广泛的应用前景。
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1.一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，由以下组分及重量百分比组成：矿渣53％-55％、粉煤灰30％-32％、水泥8％-10％、苯丙乳液1.5％-2.5％、无氯式早强剂1％-2％、硅酸盐膨胀剂0.9％-1.1％、聚羧酸减水剂0.6％-1％、碳酸锂促凝剂0.4％-0.6％。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述矿渣为高活化性碱性矿渣。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述粉煤灰的细度≤45μm，需水量比≤95％，烧失量≤5.0％。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述苯丙乳液为改性剂。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述无氯式早强剂的成分包括Na2SO4、CaSO4。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述硅酸盐膨胀剂的成分包括CaO、Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征
8.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述碳酸锂促凝剂包括Li2CO3。
9.权利要求1-8任一项所述的一种煤矿采空区多功能充填材料的制备方法，其特征在于，按照如下步骤完成：
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，由以下组分及重量百分比组成：矿渣53％-55％、粉煤灰30％-32％、水泥8％-10％、苯丙乳液1.5％-2.5％、无氯式早强剂1％-2％、硅酸盐膨胀剂0.9％-1.1％、聚羧酸减水剂0.6％-1％、碳酸锂促凝剂0.4％-0.6％。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述矿渣为高活化性碱性矿渣。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述粉煤灰的细度≤45μm，需水量比≤95％，烧失量≤5.0％。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿采空区多功能充填材料，其特征在于，所述苯丙乳液为改性剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉勇，崔啸，刘子愚，张诚，李珂鑫，王凯，郭立稳，武建国，关联合，吕祖欣，都荟竹，付京斌，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：
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