下载文档原格式
高水材料用于采空区充填有着工艺简单、凝结速度快、性能稳定等优点。
为减小开采引起的地表建、构筑物的变形，采矿工程的采空区一般需要支护或充填，传统的充填材料主要有两类：一是以硅酸盐水泥掺加水玻璃等的充填料，但该类材料的使用寿命短(通常仅可用2~3 a)，且存在作业固化时间长，材料浪费等缺点；二是以高分子为主的充填材料，近年来，科研人员已研制出高水速凝固材料(简称高水材料)，它是一种价格低廉，使用方便，并具有一定力学性能的可泵性支护材料，高水材料可替代木材、钢材使用，充填工艺简单，凝结速度快，可减少固化剂的用量。
高水材料填充技术作为一种新方法，已在某些矿区开展了试验性研究。
该矿采用的ZKD 型高水速凝充填材料是一种新型双料特种水泥混合材料，是近年来矿山充填较为成功的材料。
该材料由甲料、乙料两种组分构成。
甲、乙料以重量比1 ：1 配合使用。
其中甲料是以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成，乙料是由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。
针对工作面采高大、充填体接顶相对困难的特点，选用袋装净浆材料进行充填，以使充填体接顶密实。
根据数值计算分析，充填体使用的水灰比确定为2：1。
与传统的充填材料比较，该材料具有以下优点：a. 浆材颗粒细，渗透性能好；b. 主、配料单独加水搅拌而成的浆液24 h 不凝结，相同水灰比的主、配料浆1：1 混合使用，混合浆液凝结时间十几秒至几小时随意可调；c. 混合浆液凝结时基本不析水，结石强度高，抗渗性好，微膨胀，不龟裂及凝结后受扰动甚至破坏后具有再结胶性能；d. 价格低，又特别适合高水灰比情况下使用，所以成本较低。
高水速凝固化充填材料是由中国矿业大学北京研究生部研制成功并获国家专利的一种新型胶凝材料, 它由甲乙两种粉末状材料组成。
其中甲料的主要成分是硫酸铝盐水泥熟料和石灰, 乙料为硬石膏和石灰石, 使用时甲乙料按配制。
该材料可用于采空区填漏、井下防灭火、锚喷支护、道路抢修等。
液体速凝剂配方
液体速凝剂是一种广泛应用于混凝土施工中的添加剂，其主要作用是加速混凝土的硬化过程，提高施工效率。
本文将详细介绍液体速凝剂的配方，主要包含以下方面：
1.铝酸盐：铝酸盐是液体速凝剂中的主要成分之一，其作用是提供铝离子，
与混凝土中的钙离子发生反应，生成钙铝黄长石，使混凝土迅速硬化。
2.聚合物材料：聚合物材料在液体速凝剂中起到粘结剂的作用，可以提高混
凝土的粘稠度和稳定性，使混凝土在硬化过程中不易产生离析和泌水现象。
3.硅酸钠：硅酸钠是一种常用的速凝剂原料，其作用是提供硅酸根离子，与
混凝土中的钙离子发生反应，生成硅酸钙沉淀，加速混凝土的硬化过程。
4.碳酸盐：碳酸盐在液体速凝剂中起到促进作用，可以提供碳酸根离子，与
混凝土中的钙离子发生反应，生成碳酸钙沉淀，加速混凝土的硬化过程。
5.磷酸盐：磷酸盐在液体速凝剂中起到缓凝剂的作用，可以延缓混凝土的硬
化过程，调节混凝土的凝结时间。
6.氯化物：氯化物在液体速凝剂中起到促进作用，可以提供氯离子，与混凝
土中的钠离子发生反应，生成氯化钠，加速混凝土的硬化过程。
7.速凝剂基材：速凝剂基材是液体速凝剂的主要载体，其作用是将各种速凝
剂成分均匀混合在一起，形成稳定的液体速凝剂。
常用的速凝剂基材包括高岭土、膨润土等。
8.有机酸：有机酸在液体速凝剂中起到缓凝剂的作用，可以延缓混凝土的硬
化过程，调节混凝土的凝结时间。
常用的有机酸包括柠檬酸、酒石酸等。
9.无机盐：无机盐在液体速凝剂中起到促进作用，可以提供各种离子，与混
凝土中的成分发生反应，加速混凝土的硬化过程。
常用的无机盐包括硫酸钠、氯化钠等。
ZS-205高水速凝固化充填材料一，产品介绍我公司生产的高水速凝固化充填材料（以下简称高水材料）广泛应用于煤炭行业巷旁充填支护,采空区堵漏灭火、阻燃、井巷壁厚充填支护等。
冶金行业金矿、铁矿等的单位充填和尾砂填充、废料充填的胶结材料。
高水材料在建筑、环保、水利、交通、石油等领域也有广泛的应用前景，这种材料与传统的水泥混凝土相比，可以水代替骨料，具有“滴水成石”的功能，凝固后所形成的固体被称为“神奇的人工石”。
二，高水材料的特性：1、充填体含水率高，用高水材料进行充填所形成的充填体体积含水率高达87%—90%，与之对应的重量水固比范围为（2—3：1），重量比含水率范围：69%—75%，井下充填1立方米空间体积的固化材料用量范围为297kg—390kg；在金属矿山、尾砂固化胶结充填工艺中，当充填料浆浓度为60%—70%时，充填1立方米空间高水材料用量80—150kg。
2、凝固速度快，组成高水材料的甲、乙两种浆液混合后5—30分钟以内完成初凝。
3、早期强度高，增长速度快。
各龄期的强度可为：2时 1.5Mpa以上；24小时 3.0Mpa 以上；3天 4.0 Mpa 以上；7天以后的最终强度 5.0 Mpa 以上；4、泵送性能好。
甲、乙两种材料的浆液混合前可达24小时以内不凝固、不结底。
5、充填体具有较高的残余强度和良好的“恒阻”特性。
6、高水材料本身无毒、无害、腐蚀性小。
三、高水材料的固化机理：1、甲、乙两种浆液混合均化后，很快发生反应，生成长针状、柱状钙矾石结晶结构；这些长针状、柱状结构交错在一起形成了一个坚固的网状骨架，骨架中包含有大量的结晶水，网状骨条象海绵一样又吸附大量的游离水（自由水）。
重50±1.0kg（含添加剂；当前厂家包装的每袋净重50±1.0kg）。
2、甲组分包装袋用红字表示，乙组分用黑字表示。
3、试验报告厂方发货时须附试验报告，试验报告中包括本标准规定的水灰比、各龄期的强度和各项试验结果。
何为高水速凝固化充填材料高水速凝固化充填材料是一种含水量高达86%～90%(按体积计算)的新型材料，主要用于矿井支护、充填、堵漏、阻燃灭火，适用于煤矿井巷巷旁充填沿空留巷技术和金属矿山全尾砂充填采矿法的充填材料。
高水速凝固化充填材料是由甲、乙两种组分的粉状物料，分别加水配制成浆液，通过两套管路，泵送到使用现场，经专用混合器混合后，注入固定的充填袋内，混合浆液便能快速凝固、硬化。
高水速凝固化充填材料的水灰比为2.0～3.0，泵送距离可达3000～5000m。
甲、乙两种材料在分别加水搅拌时，24h内不沉淀、不凝固、不堵管。
两种浆液混合后将在5～30min内凝固，强度发展很快，从混合均匀后算起，2h抗压强度可达0.8～1.5MPa，24h可达2.5MPa以上，7d可达4.0MPa以上，是现用液压支护抗压强度(0.8MPa)的5倍以上，完全达到井下采掘快速推进的技术要求。
高水填材料的甲组分，是以铝酸盐、硫铝酸盐或铁铝酸盐等为主要成分的特种水泥熟料，加入适量缓凝剂共同磨细制成的粉状物料。
高水速凝固化充填材料的乙组分，是以硬石膏、生石灰与若干种促凝剂共同磨细制成的粉状物料。
它们具有早强高、使用寿命长、省电、施工工艺简单、操作方便、无腐蚀性、对皮肤无伤害、安全可靠，充填体密实，不漏气，能抑制采空区煤层的自然着火等特点，是一种应用范围广，具有较大的经济效益和社会效益的新产品，有着十分广阔的应用前景。
高水速凝固化充填材料的生产工艺、技术要求和生产设备类似于硫铝酸盐等特种水泥的生产，非常适合水泥企业进行生产。
高水速凝固化充填材料的生产可分甲料生产线和乙料生产线两部分。
甲料生产类似硫铝酸盐水泥生产，需熟料煅烧和粉磨；乙料生产则无熟料煅烧工序，只需将几种原料按一定比例配合磨细，均化即可。
根据煤炭行业标准的规定，高水速凝固化充填材料甲、乙组分均用防潮袋包装，每袋净重25±0.5kg；甲组分包装袋用红字表示，乙组分用黑字表示；产品出厂每一个编号不超过60t。
高水材料的现状及发展趋势文献综述：1995—2012摘要：高水材料是一种主要用于矿井支护、填充、堵漏、固土、阻燃灭火和污水处理，并具有广泛应用前景的无机胶凝材料。
虽然具备某些优异的性能，但是在许多工程中仍不能满足其应用。
目前，它正在向石油工程和超高水材料方向发展.关键字：高水材料填充发展研究趋势一、高水材料的起源及组成：高水材料是20世纪80年代发展起来的一种无机胶凝材料，全称为高水速凝材料。
它是一种使用方便，并具有一定力学性能的新型可泵性支护材料［1、2]。
高水材料通常由A、B两种组分组成，A组分一般由铝酸盐或硫铝酸盐水泥烧结料、悬浮剂、缓凝剂和分散剂组成，B组分由石膏、石灰和复合速凝、早强剂和悬浮分散剂组成，A、B组分质量比一般是1:1，并且按大致相同的水灰比分别加水搅拌后由管道输送到填充位置再混合凝结成固化,所以高水材料可以不凝结、不堵管、可泵送，混合后又能速凝早强，可用于矿井支护、填充、堵漏、固土、阻燃灭火和污水处理等，具有广泛的应用前景。
［2—7］二、高水材料的研究现状：虽然高水材料具备众多的优异性能,在许多工程中也得到了应用，但是在对其研究和应用中发现，以钙矾石为主体的结构疏松，强度变化起伏较大,以致在许多工程应用中不能满足其应用要求。
[8］对此，众多学者专家对高水速凝材料做了各种各样的改性研究。
2009年12月陈洪令、王玉平利用硫酸铝对硫铝酸盐基高水材料进行凝胶化改性。
通过X射线衍射（XRD)、扫描电子显微镜(SEM）、压汞仪等现代测试手段，研究了硫铝酸盐基高水材料凝胶化改性后的微观结构与强度间的关系。
结果表明，高水材料经凝胶化改性后，水化形成以钙矾石为主的结构体，其1d抗压强度为3.5MPa,28d抗压强度可达7.8MPa；硫酸铝凝胶化改性可以促进钙矾石的形成，改善结构体的孔结构，增加结构体致密性，提高高水材料的强度。
凝胶化改性后的高水材料可用作一种优良的充填材料。
[8］2010年04月，由陈洪令、王玉平在硫铝酸盐基高水材料中引入了粘土矿物对其进行改性，通过正交实验讨论了原料配比、细度及粘土矿物掺量对硫铝酸盐基高水材料结构体强度的影响，并得出了最佳配比方案。
高分子喷涂速凝材料
高分子喷涂速凝材料是一种新型防水材料，具有以下特点：
1．施工方便：可采用喷涂施工，快速成膜，省时省力。
2．防水性能好：具有优异的防水、防渗、防腐性能，可有效防止水渗漏。
3．耐久性好：耐候性好，使用寿命长，可达20年以上。
4．环保性好：无毒无味，不含VOC等有害物质，环保安全。
高分子喷涂速凝材料广泛应用于建筑、水利、交通、市政等领域，可用于屋面、地下室、隧道、桥梁、水池等部位的防水。
一、高分子喷涂速凝材料的施工方法
1．基面处理：基面应清洁、干燥、无浮尘、无油污。
2．材料配制：将A组分和B组分按比例混合均匀。
3．喷涂施工：采用喷涂机将配制好的材料喷涂在基面上。
4．养护：喷涂完成后，需在常温下养护24小时以上。
二、高分子喷涂速凝材料的注意事项
1．施工时应佩戴口罩、手套等防护用品。
2．施工现场应通风良好。
3．材料应存放在阴凉干燥处。
三、以下是一些高分子喷涂速凝材料的应用实例：
1．建筑防水：用于屋面、地下室、外墙等部位的防水。
2．水利防水：用于水库、坝体、渠道等部位的防水。
3．交通防水：用于桥梁、隧道、涵洞等部位的防水。
4．市政防水：用于污水处理池、垃圾填埋场等部位的防水。
高分子喷涂速凝材料是一种性能优异、应用广泛的新型防水材料。
随着科技的发展和进步，高分子喷涂速凝材料将会得到越来越广泛的应用。
高水速凝固化充填材料
高水材料是８０年代才问世的一种新型材料。
它以铝酸钙或硫铝酸钙等为甲料（分别称为高铝型甲料和硫铝型甲料），以石灰、石膏和外加剂等为乙料，经磨细、均化等工艺而制成的甲、乙两种固体粉料。
使用时，加大量的水配制成浆液，用管道将其送到使用地点，混合后的浆液便很快凝
高水速凝固化充填材料与传统的水泥混凝土相比，以水代替砂料，具有“点水成石”的功能，它广泛应用于煤炭冶金、建筑、环保、水利、交通、石油等领域，是一种多功能工程施工材料。
该材料早期强度高，胶结性能好，特别适合作为巷旁支护材料和充填胶结材料使用。
该产品按新汶矿业集团企业标准Q/XWK034-1998组织生产。
1、技术指标
①细度：≥400m2/kg；
②初凝时间：5-30分钟；
③可泵时间：大于24小时；
④抗压强度：1天强度2.0MPa，3天3.0MPa，7天3.5MPa，28天4.0MPa。
2、性能
①甲、乙两种浆液单独放置24小时以上不凝固，可长距离、长时间泵送。
②甲、乙两种浆体均匀混合后5～30分钟凝固，1小时强度可达0.5～
1.0MPa，2小时可达1.5MPa；1天强度达
2.0MPa。
③该材料早期强度高，特别适合作为巷旁支护材料或作为其它支护和充填材料使用。
④在满足巷旁支护强度要求的条件下，其体积比含水率为87～90%，与之相对应的重量水固比为(2.2～2.5):1，重量比含水率约为69～75%，重量比浓度为25～31%。
⑤在不掺骨料净浆充填时，井下充填1m3空间体积材料用量范围为297～390kg，在金属矿山尾砂固化胶结充填时，充填1m3空间消耗量为80～150kg。
在水利防渗墙固结河砂施工时，每立方米体积用量为120－150kg。
3、主要用途
①煤矿沿空留、送巷充填支护材料；
②采空区堵漏、灭火，阻燃、填充材料；
③填海及各类矿山废料充填的胶结材料；
④裂隙填充、胶结堵水材料；
⑤低标号水泥的代用品，道路抢修和临时建筑材料。
4、使用方法
①该材料由甲、乙两种固体粉料组成，使用时分别加水搅拌成浆液，然后分别用两套系统泵送或自流到使用地点，并通过混合器将甲、乙两种浆液混合进行填。
②该材料为新型多功能工程施工材料，可以净浆使用，以水代砂，可以胶结各种废料、泥砂，可以胶结河砂和石子。
因此，应根据不同的施工要求确定合理的水灰比和胶结骨料品种。
当水灰比减小时，凝结时间加快，强度提高，胶结骨料时，比净浆强度提高一倍以上，应根据实际情况作相应的实验，确定合理的水灰比和胶结材料级配。
③高水材料不可与其它品种的水泥混合使用，不许掺用外加剂。
④甲、乙料浆液混合后立即使用，有效时间不超过30分钟。
使用中严格控制甲、乙料的配合比为1:1。
⑤在贮存、运输时不得混入杂物，严防受潮。
ZS-205高水速凝固化充填材料
一，产品介绍
我公司生产的高水速凝固化充填材料（以下简称高水材料）广泛应用于煤炭行业巷旁充填支护,采空区堵漏灭火、阻燃、井巷壁厚充填支护等。
冶金行业金矿、铁矿等的单位充填和尾砂填充、废料充填的胶结材料。
高水材料在建筑、环保、水利、交通、石油等领域也有广泛的应用前景，这种材料与传统的水泥混凝土相比，可以水代替骨料，具有“滴水成石”的功能，凝固后所形成的固体被称为“神奇的人工石”。
二，高水材料的特性：
1、充填体含水率高，用高水材料进行充填所形成的充填体体积含水率高达87%—90%，与之对应的重量水固比范围为（2—3：1），重量比含水率范围：69%—75%，井下充填1立方米空间体积的固化材料用量范围为297kg—390kg；在金属矿山、尾砂固化胶结充填工艺中，当充填料浆浓度为60%—70%时，充填1立方米空间高水材料用量80—150kg。
2、凝固速度快，组成高水材料的甲、乙两种浆液混合后5—30分钟以内完成初凝。
3、早期强度高，增长速度快。
各龄期的强度可为：
2h 1.5Mpa以上；
24h 3.0Mpa 以上；
3天 4.0 Mpa 以上；
7天以后的最终强度 5.0 Mpa 以上；
4、泵送性能好。
甲、乙两种材料的浆液混合前可达24小时以内不凝固、不结底。
5、充填体具有较高的残余强度和良好的“恒阻”特性。
6、高水材料本身无毒、无害、腐蚀性小。
三、高水材料的固化机理；
1、甲、乙两种浆液混合均化后，很快发生反应，生成长针状、柱状钙矾石结晶结构；这些长针状、柱状结构交错在一起形成了一个坚固的网状骨架，骨架中包含有大量的结晶水，网状骨条象海绵一样又吸附大量的游离水（自由水）。
重50±1.0kg（含添加剂；当前厂家包装的每袋净重50±1.0kg）。
2、甲组分包装袋用红字表示，乙组分用黑字表示。
3、试验报告
厂方发货时须附试验报告，试验报告中包括本标准规定的水灰比、各龄期的强度和各项试验结果。
如用户要求28d龄期的强度，则应在交货日起30日补报。
四、高水材料的使用
高水材料在工业上的使用工艺主要分为三部分：甲、乙两种粉料分别制浆、
浆液输送和充填成型。
具体操作工艺流程如下：
1、制浆系统：使用甲、乙两套专用的泥浆搅拌机配上加水加料设备，对甲、乙两种粉料进行分别搅拌，形成均匀的浆液。
2、输送系统：均匀的浆液分别使用甲、乙两套泥浆泵和输送管道等量送入混合器中进行混合。
3、混合成型系统：甲、乙两种浆液在混合器中经过充分混合后，一起送入充填袋，浆液在充填袋内很快凝结成型。
五、高水材料在使用过程中的注意事项：
1、存放期间不能受潮
甲，乙两种粉料在运输和贮存期间一定要保证干燥，不能受潮湿，在地面上存放期超过两个月，在井下存放期超过十五天后，应重新化验其强度。
按新的化验结果使用，在运输和贮存期间严禁混入杂物。
2、一定做到等量使用
3、同时使用甲、乙两种粉料应同时加水搅拌，并同时送入混合器中。
4、搅拌均匀
甲、乙两种粉料不但要分别与水搅拌均匀，而且粉料中有少量的添加剂，还必须保证粉料与添加剂搅拌均匀，所以搅拌时间不应过短，一般在十五分钟以上。
在常温下，结晶水不会破环掉，游离的吸附水会随周围环境的变化而有所变化。
吸附水的多少一般不影响强度大小，只是材料的容量发生变化。
例如成型时，材料容重1.2左右，干燥后只有0.6左右，目前材料在无保护层保护的条件下，充填材料表层与空气接触，会产生风化层，随着时间的加长，风化层逐步加厚，当有保护层时例如在水中、土中，塑料袋中都不产生风化。
在游离水存在的条件下，充填材料受压破环后，还有重结晶的能力，具有很好“恒阻”特性。
高水材料为碱性：甲料：PH=9—10，乙料：PH=11—12。
六、高水材料采用中华人民共和国煤炭行业标准MT/T420-1995
1、高水材料的品种规格
根据煤炭部标准高水材料可划分为灰比分3.0、2.5和2.0三种规格
2、技术要求
（1）、细度
高水材料使用过程中，甲、乙两种粉料分别加入搅拌筒的重量应是相等的，分别加入搅拌筒的水量应是相等的，这样才能标保证甲、乙两种粉料的水灰比是相同的。
甲、乙组分比表面积均不得不小于300㎡/kg
细度允许用水筛筛余量代替，甲、乙组分筛余均不得超过8%。
（2）、抗压强度
各种规格产品抗压强度均不得低于表格规定指标
表1产品的抗压强
龄期2h24h7d28d
抗压强度Mpa 1.0 3.0 4.5 4.5
（3）、初凝时间：初凝时间不得大于30min
（4）、可泵时间：单浆可泵时间不下于24h凝固
3、包装与标志
高水充填材料甲，乙两组粉料均用防潮袋分别进行包装，每袋净重50公斤
4、须连续使用
甲、乙两种粉料的浆液要连续地、均匀地经混合器充填到充填袋内，为了保证连续使用，搅拌机根据需要可设多个交替进行搅拌。
5、水灰比保持不变
在一次使用中，水灰比应保持不变，并按生产厂家的要求进行水灰配比。
高水材料的强度随着水灰比的加大，强度是会降低的，凝结时间也会延长，所以用户在使用高水材料时不能随意改变水、灰比。
6、及时冲洗
使用中的工艺设备，如搅拌机、混合器、输送管道等，充填工作完成后要及时冲洗干净。
