本发明涉及固废再利用，具体涉及一种多源固废基矿井充填材料及其制备方法。
背景技术：
1、随着经济的快速发展与人口的快速增长，人类对矿产资源的需求与日俱增，矿产资源的开采产生了大量的衍生废弃物和采空区，给生态环境和地质安全带来了严重威胁。同时，为保证采矿安全，大量的煤炭等矿产资源被保留用于巷道支撑，无法开采。
2、而矿井充填材料可充填采空区，替代采出矿物并支撑矿井上覆岩土，控制岩层断裂。既能提高矿产资源的采出率，又能控制地表沉陷，保护地面建筑及耕地。同时也为建筑、铁路、水源“三下”压矿的开采提供了技术支撑。是实现矿产绿色开采的主要技术方法之一。
3、目前国内常用的矿井充填材料主要分为固体充填材料、膏状充填材料、覆岩离层注浆充填材料、高水充填材料。所用胶凝材料主要为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥等，面临着成本过高的问题。所用充填集料多为煤矸石、粉煤灰等煤基固废，面临着来源不足的问题。
4、矿井充填材料目前存在成本较高、来源不足等问题，是我国矿井充填开采推广和应用的主要制约因素，导致矿井充填规模不能满足生产需求，严重阻碍了矿井充填技术的大规模应用。
5、近年来，为解决矿井充填材料成本过高、来源不足的问题，国内围绕各种大宗固废制备矿井充填材料进行了大量的研发探索。有的思路是用碱激发地质聚合物水泥代替传统水泥类胶凝材料以求降低成本，但受制于激发剂成本较高，成本降低不太明显。有的思路是扩充充填材料可用固废范围，解决充填材料来源不足问题，但所用胶凝材料仍为传统水泥类胶凝材料，成本较高。
6、中国专利cn113250744a公开了一种煤基固废充填材料在充填修复矿井巷道中的应用，其制备原料包括：粉煤灰、脱硫石膏、水泥、外加剂、煤矸石骨料和水。该充填材料所用固废主要为煤基固废，所用碱激发剂为水玻璃、碳酸钠、或氢氧化钠，并仍需使用波特兰水泥，成本较高。
7、中国专利cn116924750a公开了一种高掺量固废基矿井充填材料及其制备方法，其包括如下组分：铝酸盐水泥、高钙矿物、骨料以及缓凝剂。其中，所述胶凝材料为铝酸盐水泥，所用固废主要为煤基固废，成本较高。
8、中国专利cn116924763a公开了一种固体废弃物基矿井充填材料以及充填体，其制备原料包括脱硫石膏、水泥、粉煤灰、早强剂、气化渣、煤矸石。该充填材料所用胶凝材料为脱硫石膏及水泥，所用固废为煤基固废，成本较高。
9、综上，研发一种成本较低、性能优异、原料来源充足的矿井充填材料，具有重要的经济和社会意义。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种多源固废基矿井充填材料及其制备方法，以解决上述的问题。
2、本发明涉及固废处置利用及矿井充填材料领域，是一种新型的固废处置利用工艺方法及新材料产品，实现了对多种来源的固废制备高性能矿井充填材料，进行资源化利用。
3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
4、根据本发明一方面提供的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，所述方法包括：
5、步骤一，制备固废基胶凝材料
6、将粉煤灰、炉渣、矿渣、钢渣、脱硫石膏、电石渣、赤泥、激发剂按比例配伍混合后研磨活化，得到固废基胶凝材料；
7、步骤二，制备充填材料用掺合料
8、将粉煤灰、矿渣、建筑垃圾粉磨再生粉、添加剂按比例配伍混合后研磨活化，得到充填材料用掺合料；
9、步骤三，制备集料
10、将煤矸石、建筑垃圾、尾矿砂按比例进行配伍后破碎筛分，得到不同粒度尺寸的集料；
11、步骤四，制备矿井充填材料
12、将固废基胶凝材料、充填材料用掺合料、集料、水、外加剂按一定比例混合后搅拌2-6分钟制备获得多源固废基矿井充填材料。
13、进一步的，所述步骤一中，各组分按重量的比例为粉煤灰添加量2-60％；炉渣添加量0-15％；矿渣添加量10-70％；脱硫石膏添加量1-20％；钢渣添加量0-30％；电石渣添加量为0-15％；赤泥添加量为0-30％；激发剂添加量1-6％。
14、进一步的，所述步骤一中，由煤化工副产固废、高性能专用强度激发剂、助磨剂组成；其中，煤化工副产固废主要成分为盐、碱混合物；高性能专用强度激发剂为高分子类化合物；助磨剂为醇胺类化合物。
15、进一步的，所述步骤一中，固废基胶凝材料表面积为500-700m2/kg，且3天抗压强度不低于13兆帕，28天抗压强度不低于30兆帕。
16、进一步的，所述步骤二中，各组分按重量的比例为粉煤灰添加量40-60％；矿渣添加量10-40％；建筑垃圾粉磨再生粉添加量0-20％；添加剂1-3％。
17、进一步的，所述步骤二中，充填材料用掺合料比表面积500-800m2/kg。
18、进一步的，所述步骤三中，各组分按重量的比例为煤矸石比例为20-80％；建筑垃圾比例为20-80％；尾矿砂比例为10-40％。
19、进一步的，所述步骤三中，不同粒度尺寸分别为粒径0-5mm，5-10mm，10-20mm，其中，按重量比例，0-5mm集料占比20-70％；5-10mm集料占比10-30％；10-20mm集料占比10-40％。
20、进一步的，所述步骤四中，各组分按重量，矿井充填材料的胶固比为1-2：4-6；水固比为1-2：8-10；外加剂添加量为1-3％。
21、根据本发明另一方面提供的一种利用如上述方法制备得到的多源固废基矿井充填材料，所述充填材料28天抗压强度不低于7.5兆帕，扩展直径测试数据不低于150mm，沉缩率不大于0.5％。
22、本发明具有如下优点：
23、本发明实现了对煤矸石、粉煤灰、煤化工固废、各类矿渣及尾矿、建筑垃圾等多源固废的资源化利用；通过将粉煤灰、矿渣、建筑垃圾粉磨再生粉等制备充填材料用掺合料，进一步提升了该材料的固废消纳能力。
24、本发明的原料100％使用各类固废作为原料，是通过多源固废制备所得，完全不使用水泥产品，保证性能需求的同时降低了成本及碳排放，且充分发挥了各固废的特性，实现协同增强作用。
25、本发明的充填材料首创性地使用了建筑垃圾粉磨再生粉，并将固废利用范围由煤产业链固废拓展到各类矿渣、尾矿、建筑垃圾等领域；为建筑垃圾的再生利用提供了新路径；可显著减少需水量及胶凝材料用量，提升流动性、强度、抗渗性，进一步提升性能的同时，提升固废消纳量并降低成本；所用的集料使用煤矸石、建筑垃圾、尾矿砂等制备，首创性地使用建筑垃圾作为集料原料，为建筑垃圾的再生利用提供了新路径。
26、本发明的制备方法综合使用了机械激发、碱激发、盐激发、高分子化学激发、二次激发技术，具有优异的性能表现。
27、本发明的矿井充填材料具有原料易得、以废治废、低碳环保、性能优异、成本低等特点，便于大规模推广应用。
28、本发明的矿井充填材料28天抗压强度不低于7.5兆帕，扩展度扩展直径不小于150mm，沉缩率小于0.5％。
1.一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，各组分按重量的比例为粉煤灰添加量2-60％；炉渣添加量0-15％；矿渣添加量10-70％；脱硫石膏添加量1-20％；钢渣添加量0-30％；电石渣添加量为0-15％；赤泥添加量为0-30％；激发剂添加量1-6％。
3.根据权利要求2所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，由煤化工副产固废、高性能专用强度激发剂、助磨剂组成；其中，煤化工副产固废主要成分为盐、碱混合物；高性能专用强度激发剂为高分子类化合物；助磨剂为醇胺类化合物。
4.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，固废基胶凝材料表面积为500-700m2/kg，且3天抗压强度不低于13兆帕，28天抗压强度不低于30兆帕。
5.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，各组分按重量的比例为粉煤灰添加量40-60％；矿渣添加量10-40％；建筑垃圾粉磨再生粉添加量0-20％；添加剂1-3％。
6.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，充填材料用掺合料比表面积500-800m2/kg。
7.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，各组分按重量的比例为煤矸石比例为20-80％；建筑垃圾比例为20-80％；尾矿砂比例为10-40％。
8.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，不同粒度尺寸分别为粒径0-5mm，5-10mm，10-20mm，其中，按重量比例，0-5mm集料占比20-70％；5-10mm集料占比10-30％；10-20mm集料占比10-40％。
9.根据权利要求1所述的一种多源固废基矿井充填材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，各组分按重量，矿井充填材料的胶固比为1-2：4-6；水固比为1-2：8-10；外加剂添加量为1-3％。
10.一种利用权利要求1-9任一所述方法制备得到的多源固废基矿井充填材料，其特征在于，所述充填材料28天抗压强度不低于7.5兆帕，扩展直径测试数据不低于150mm，沉缩率不大于0.5％。
