本發(fā)明涉及礦山充填，尤其涉及一種利用復合回收纖維與膠凝材料復配的充填膠結(jié)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在礦山充填工程領(lǐng)域，傳統(tǒng)充填膠結(jié)劑是水泥材料，存在充填體抗壓強度一般、碳排放高、環(huán)保性差、原料利用率低等問題。

2、傳統(tǒng)膠結(jié)劑雖能滿足基本充填要求，但在高強度、長壽命充填場景中，其力學性能和環(huán)保性能難以兼顧，為此提出若能利用回收纖維廢料制備復合纖維膠結(jié)劑，既能提升充填體強度，又能實現(xiàn)固廢資源化，是行業(yè)發(fā)展的重要方向。

3、由于礦山充填體需承受上部巖層壓力，若膠結(jié)劑強度不足，易導致充填體變形、垮塌，影響礦山安全生產(chǎn)，同時傳統(tǒng)膠結(jié)劑原料多為不可再生資源，且未充分利用工業(yè)固廢，既增加成本又不利于環(huán)保。

4、前國內(nèi)外在礦山充填膠結(jié)劑及纖維增強膠凝材料領(lǐng)域已有一定研究，但經(jīng)本課題組檢索，針對“復合回收纖維+多元膠凝材料”且使用特定配比協(xié)同提升強度及環(huán)保性能的技術(shù)方案尚未見公開報道。

5、目前相關(guān)技術(shù)陸續(xù)公開：cn111689753b?“一種矸石膏體膠結(jié)料及其制備方法”，它是利用礦粉、石膏及水泥熟料制備矸石膏體膠結(jié)料，用于降低成本并提高強度；cn110330303b?“一種充填材料及其使用方法”，它是采用粉煤灰、煤矸石、風積沙等原料制備充填材料，改善成漿穩(wěn)定性；cn115073103a?“一種煤礦井鋪底硬化材料及其使用方法”，它是通過復合外加劑提高煤矸石硬化材料的早強與耐久性；cn112316841a?“一種礦山用粉料精準配比混合裝置及使用方法”，它是實現(xiàn)粉料配比精準控制，提高混合精度與生產(chǎn)效率；cn112897963a?“工業(yè)固廢基無機膏體充填材料、制備方法及快速填充方法”，它是利用工業(yè)固廢制備充填材料，簡化施工并提升環(huán)保性。

6、綜上，現(xiàn)有公開文獻多側(cè)重于礦渣粉、粉煤灰等膠凝材料體系的活性利用，缺乏復合纖維多相增強及回收利用的綜合研究和利用復合回收纖維與膠凝材料復配的充填膠結(jié)劑。此外相關(guān)文獻與專利主要集中在單一組分改良，如礦渣替代或纖維摻入。

7、為此，研發(fā)一種復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑及其制備方法具有十分重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的任務(wù)是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑及其制備方法。

2、本發(fā)明的創(chuàng)新原理：

3、（1）利用多種復合纖維，如玄武巖纖維、耐堿玻璃纖維、再生聚酯纖維的增強作用，與水泥、礦渣粉等膠凝材料協(xié)同作用，形成“致密基體?+?均勻分布纖維”的復合微結(jié)構(gòu)；

4、（2）通過回收纖維廢料實現(xiàn)資源循環(huán)，從而在提升充填體強度的同時，降低環(huán)境負擔。

5、?本充填膠結(jié)劑試塊在?3?天、7?天、28?天各齡期的抗壓強度平均值均顯著優(yōu)于普通水泥膠結(jié)劑試塊。實驗數(shù)據(jù)顯示，各凝固時間對應(yīng)試塊抗壓強度提升幅度為15-20%。

6、復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑，包括水泥47.4%、礦渣粉20%、粉煤灰20%、微硅粉1%、石灰石粉8%、膨潤土1%、消泡劑0.05%、促凝劑0.1%、減水劑0.8%、玄武巖纖維0.55%、耐堿玻璃纖維0.6%、再生聚酯纖維0.5%組成，組分用量誤差范圍正負0.01%。

7、用于復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑的制備方法，具體按如下步驟與條件：

8、（1）原料準備：按上述配比稱取各組分，其中粉狀原料均保持干燥狀態(tài)，復合纖維經(jīng)表面除塵和干燥處理后備用；

9、（2）干混均化：將水泥、礦渣粉和粉煤灰在攪拌機中預混，使其充分均勻形成基礎(chǔ)膠凝體系；

10、（3）復合添加：依次加入微硅粉、石灰石粉、膨潤土、消泡劑、促凝劑和減水劑，再投入玄武巖纖維、耐堿玻璃纖維及再生聚酯纖維；

11、（4）攪拌成型：采用高速攪拌設(shè)備充分攪拌10–15分鐘，使復合纖維均勻分散于膠凝體系中，經(jīng)檢驗調(diào)整確保配料無團聚、無分層，形成均勻的混合料。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點或效果：

13、（1）環(huán)保性強：利用玄武巖纖維、耐堿玻璃纖維和再生聚酯纖維等回收廢料制備，實現(xiàn)工業(yè)固廢再利用，減少環(huán)境污染和資源浪費，符合綠色低碳發(fā)展理念。

14、（2）力學性能優(yōu)越：多種纖維的復合增強作用顯著改善了膠結(jié)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升充填體的抗裂、抗壓及耐久性能。實驗結(jié)果顯示，本發(fā)明膠結(jié)劑的抗壓強度比普通水泥提高約15–20%。

15、（3）配方科學穩(wěn)定：多元膠凝材料（礦渣粉、粉煤灰、微硅粉等）協(xié)同作用，提高水化產(chǎn)物致密度，改善漿體流動性和早期強度發(fā)展。

16、（4）適用性廣：該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于礦山采空區(qū)充填、地基加固、隧道襯砌等工程，滿足不同環(huán)境下的充填強度與穩(wěn)定性要求。

17、（5）經(jīng)濟性高：原料來源廣泛、價格低廉，制備工藝簡單易行，具有良好的經(jīng)濟效益與推廣價值。

18、本申請文件中涉及%為質(zhì)量百分比。

1.復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑，其特征在于包括水泥47.4%、礦渣粉20%、粉煤灰20%、微硅粉1%、石灰石粉8%、膨潤土1%、消泡劑0.05%、促凝劑0.1%、減水劑0.8%、玄武巖纖維0.55%、耐堿玻璃纖維0.6%、再生聚酯纖維0.5%組成，組分用量誤差范圍正負0.01%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述充填膠結(jié)劑，其特征是所述玄武巖纖維、耐堿玻璃纖維及再生聚酯纖維均采用短切6~10?mm的回收廢料，能實現(xiàn)纖維增強與資源再利用的協(xié)同效應(yīng)。

3.用于權(quán)利要求1或2所述復合纖維環(huán)保高強度充填膠結(jié)劑的制備方法，其特征在于具體按如下步驟與條件：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是所述混合料經(jīng)成品經(jīng)檢測合格后密封包裝與貯存，能長期儲存于干燥環(huán)境中備用，單批次生產(chǎn)量為1~5000?kg。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征是該充填膠結(jié)劑在使用時與尾砂、水按灰砂比1:8，料漿濃度70%比例制漿，固化后形成致密的復合結(jié)構(gòu)，纖維在其中起到橋聯(lián)、拉結(jié)與能量耗散的作用，能顯著提高充填體的整體結(jié)構(gòu)強度與抗裂性能。