本發(fā)明涉及一種氟石膏基高水/超高水充填材料，主要用于礦井沿空留巷，空巷充填、充填開采、井巷壁后充填支護等。

背景技術：

目前，礦井沿空留巷和采空區(qū)充填主要使用粉煤灰基充填材料和混凝土材料，粉煤灰基充填材料雖然價格較低，但材料性能差，凝結時慢，強度較低；混凝土材料雖然強度較高，但單位體積需要的材料較多，生產系統(tǒng)比較復雜，同時該材料使用時需要大量的人力、物力。因此，研制一種適用于礦井下沿空留巷和空巷充填的高水材料顯得尤為重要。

氟石膏是在氫氟酸生產過程中，由硫酸與螢石反應產出的以含硫酸鈣為主的廢渣，主要產自無機氟化物和有機氟化物生產廠及其它氫氟酸生產廠，產量相當可觀。目前，國內年產出量達100多萬噸。對于大部分氟石膏處理還是在漿化中和后送至渣場堆放，如此不得不征用大量的土地，并要對周圍環(huán)境加以維護，實為企業(yè)一大沉重的包袱。另外，利用工業(yè)廢渣開發(fā)新產品符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，進行相關問題的研究具有十分重要的意義。

因此，將氟石膏用于高水充填材料不僅能夠降低充填材料的成本，還能變廢為寶，減輕企業(yè)的負擔。礦井沿空留巷過程中要求充填材料具有早強速凝的特性，以滿足工作面回采后充填墻體能夠迅速的支護頂板，能夠達到切頂?shù)囊?。因此為了滿足現(xiàn)場要求，高水材料需要配制成雙液輸送，這樣能夠保證材料單液輸送不堵管路，雙液混合能夠迅速凝結。同時采用增加材料水灰比的方法，降低單位體積所需材料用量，不僅緩解了運輸負擔，簡化充填系統(tǒng)，而且能夠降低成本。

針對上述問題，研發(fā)一種速凝早強雙液充填材料成為急需的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是利用氟石膏制作高水充填材料，解決目前沿空留巷和空巷充填出現(xiàn)的問題，同時利用氟石膏作為充填材料的基料，變廢為寶，降低充填成本。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是：一種氟石膏基高水/超高水充填材料，該材料由A和B兩種組分制成，其中A組分由以下重量百分比的原料組成：鐵鋁酸鹽熟料83%~86%、鈣基膨潤土8%~10%，速凝劑2.5%~3%、懸浮劑1.5%~2%、增稠劑2%；B組分由以下重量百分比的原料組成：氟石膏68.5%~79.5%、氧化鈣10.5%~16%、偏高嶺土5%~6%、復合早強劑1%~3.5%、懸浮劑2%~3%、碳酸鈣2%。

所述速凝劑為元明粉、亞硝酸鈣中的任意一種。

所述懸浮劑為硅酸鎂鋁。

所述增稠劑為聚丙烯酸鈉。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為5-6:1；向B組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為5-6:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，按照此比例制備的是超高水材料。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為1.5-2.5:1；向B組分中加水攪拌，水與B組分的質量比為1.5-2.5:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，制備高水充填材料。

A、B兩種主料以1：1比例使用，A、B兩種外加劑根據(jù)實際要求配合后混入相應的主料，使用時將A、B粉料加水攪拌，高水材料水灰比為1.5:1-2.5:1，超高水材料水灰比為5:1-6:1。根據(jù)現(xiàn)場情況選取合適水灰比使用。使用時將攪拌好的A、B漿液輸送至工作面，經(jīng)混合管混合后注入打好模板或者布置好充填袋中，混合后的漿液能夠在短時間內達到設計強度，能夠及時支護頂板，防止頂板垮落，達到沿空留巷和空巷充填的目的。

本發(fā)明的有益效果是：該材料具有早強快硬、高水灰比、初凝時間可調、用料較少等特點，A、B料混合后不泌水，初凝時間為3min-25min，且可以根據(jù)現(xiàn)場需要調節(jié)。生成的固結體不收縮，體積應變小，在三向受力狀態(tài)下有良好的不可壓縮性，高水材料水灰比1.5:1-2.5:1，2h強度可達到2-4MPa，3天強度可以達到4-8MPa，最終強度可以達到5-10MPa。超高水材料水灰比5:1-6:1，1天強度為0.6MPa，該材料用量較少，單立方充填體僅需要充填料200-500kg，可以在很大程度上節(jié)約充填成本。

具體實施方式

實施例1

按以下重量百分比的原料配制填充材料的組分：

A組分由以下重量百分比的原料組成：鐵鋁酸鹽熟料83%、鈣基膨潤土8%，元明粉2.5%、硅酸鎂鋁1.5%、聚丙烯酸鈉2%；B組分由以下重量百分比的原料組成：氟石膏68.5%、氧化鈣10.5%、偏高嶺土5%、復合早強劑1%、硅酸鎂鋁2%、碳酸鈣2%。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為5:1；向B組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為5:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，攪拌均勻既得超高水充填材料。

本發(fā)明制備的超高水充填材料1d強度為0.6MPa。

實施例2

按以下重量百分比的原料配制填充材料的組分：

A組分由以下重量百分比的原料組成：鐵鋁酸鹽熟料84%、鈣基膨潤土9%，亞硝酸鈣2.8%、硅酸鎂鋁1.8%、聚丙烯酸鈉2%；B組分由以下重量百分比的原料組成：氟石膏70.0%、氧化鈣11.5%、偏高嶺土5.5%、復合早強劑1.5%、硅酸鎂鋁2.5%、碳酸鈣2%。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為6:1；向B組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為6:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，得到超高水材料。

實施例3

按以下重量百分比的原料配制填充材料的組分：

A組分由以下重量百分比的原料組成：鐵鋁酸鹽熟料86%、鈣基膨潤土10%，元明粉3%、硅酸鎂鋁2%、聚丙烯酸鈉2%；B組分由以下重量百分比的原料組成：氟石膏79.5%、氧化鈣16%、偏高嶺土6%、復合早強劑3.5%、硅酸鎂鋁3%、碳酸鈣2%。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為1.5:1；向B組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為1.5:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，得到高水充填材料。

本實施例制備的高水充填材料在2h內強度可達到2-4MPa，3天強度可以達到4-8MPa，最終強度可以達到5-10MPa。

實施例4

按以下重量百分比的原料配制填充材料的組分：

A組分由以下重量百分比的原料組成：鐵鋁酸鹽熟料85%、鈣基膨潤土10%，亞硝酸鈣3%、硅酸鎂鋁2%、聚丙烯酸鈉2%；B組分由以下重量百分比的原料組成：氟石膏75%、氧化鈣14%、偏高嶺土6%、復合早強劑3%、硅酸鎂鋁3%、碳酸鈣2%。

向A組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為2.5:1；向B組分中加水攪拌，水與A組分的質量比為2.5:1；將加水攪拌后的A組分和B組分以質量比為1:1混合均勻，得到高水充填材料。