一種千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，該千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液包括如下組分，各組分按重量份計(jì)：膠凝材料80-100份、水60-150份、復(fù)合外加劑1-15份。復(fù)合外加劑含有無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑0-100份、有機(jī)穩(wěn)定劑0-100份、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑0-100份、復(fù)合緩凝劑0-100份。該千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液利用復(fù)合外加劑的物理化學(xué)作用，漿液具有粘度低，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性高，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)可調(diào)控的優(yōu)異特性；漿液結(jié)石體具有早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度高，正拉粘接強(qiáng)度高，剪切強(qiáng)度高的特性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及煤礦建設(shè)巷道圍巖加固領(lǐng)域所用的一種水泥漿，特別是一種適用于千米深水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿【技術(shù)領(lǐng)域】的穩(wěn)定水泥基漿液。
【背景技術(shù)】
[0002]千米深井水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿技術(shù)，是指利用高精度的鉆孔軌跡控制技術(shù)，通過(guò)水平鉆孔對(duì)井下水平巷道不穩(wěn)定、破碎圍巖進(jìn)行地面預(yù)注漿加固。
[0003]目前使用的圍巖注漿加固材料有化學(xué)漿液和水泥漿液兩大類(lèi)。
[0004]化學(xué)漿液主要有丙烯酰胺類(lèi)、聚氨脂類(lèi)，其優(yōu)點(diǎn)是滲透性好、膠凝時(shí)間可調(diào)、粘度低、可注性好。但缺點(diǎn)更加明顯:成本高(如聚氨酯加固類(lèi)漿液每噸價(jià)格高達(dá)4萬(wàn)元)、耐久性差、施工工藝復(fù)雜、且某些化學(xué)漿液成分有毒、污染環(huán)境并對(duì)施工人員有一定危害，一般只在需快速加固的重要工程中應(yīng)急少量使用。
[0005]水泥類(lèi)加固漿液主要應(yīng)用的有普通單液水泥漿和水泥一水玻璃雙液漿。單液水泥漿雖具有材料來(lái)源廣、價(jià)格低、結(jié)石體強(qiáng)度高、施工工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；但水膠比低、懸浮穩(wěn)定性差(水膠比為1:1時(shí)，2h析水率約25% )、可注性差，注漿過(guò)程中只能采用小泵量、小段高的注漿工藝，漿液析水不但導(dǎo)致加固效果無(wú)法保證且易造成埋塞、解塞困難等事故。水泥一水玻璃雙液漿雖然結(jié)石率較高、凝結(jié)時(shí)間短且可調(diào)，但是結(jié)石體強(qiáng)度較低、耐久性差并且對(duì)施工工藝要求也較高。
[0006]千米深井水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿技術(shù)，對(duì)注漿漿液性能要求較高，如要求漿液穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)且可調(diào)控，因此，研制出一種安全、無(wú)毒無(wú)害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性高且漿液穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)控、結(jié)石體強(qiáng)度高、粘接性強(qiáng)、施工工藝簡(jiǎn)單的適用于千米深井水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿技術(shù)的漿液對(duì)地面預(yù)注漿技術(shù)的發(fā)展極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種安全、無(wú)毒無(wú)害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性好、漿液穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間可控、結(jié)石體早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度高、粘接性強(qiáng)的適用于千米深井水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿技術(shù)的單液穩(wěn)定水泥基漿液。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，由80-100重量份的膠凝材料、60-150重量份的水和1-15重量份的復(fù)合外加劑組成。
[0009]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述的膠凝材料為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和低堿度硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種組合。
[0010]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述的復(fù)合外加劑由無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑組成；無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑在所述復(fù)合外加劑中的重量配比如下:無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑大于O份且小于等于100份，有機(jī)穩(wěn)定劑大于O份且小于等于100份，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑大于O份且小于等于100份，緩凝劑大于O份且小于等于100份。
[0011]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土、粉煤灰、硅酸鈉和海泡石中的一種或幾種組合。
[0012]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述有機(jī)穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、甲基羥乙基纖維素醚和甲基羥丙基纖維素醚中的一種或幾種組合。
[0013]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為粉煤灰和娃灰中的一種或兩種組合。
[0014]上述千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，所述緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸、纖維素、磷酸鈉和葡萄糖酸鈉中的一種或幾種組合。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的千米深井水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液安全、無(wú)毒無(wú)害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性高且漿液穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)控、結(jié)石體強(qiáng)度高、粘接性強(qiáng)、施工工藝簡(jiǎn)單能夠滿(mǎn)足千米深井水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿技術(shù)和破碎圍巖加固對(duì)注漿漿液的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
[0017]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液由下列組分組成:P0.42.5普通娃酸鹽水泥1000kg、水1000kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑100kg、無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑5kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.3kg、緩凝劑0.3kg。在IOOkg結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑中:粉煤灰為50kg、硅灰為50kg ;在5kg無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑中:鈉基膨潤(rùn)土為1kg、粉煤灰為1kg、娃酸鈉為1kg、海泡石為2kg ;在0.3kg有機(jī)穩(wěn)定劑中:聚乙烯醇為0.05kg、聚丙烯酰胺為0.05kg、羧甲基纖維素為0.05kg、羥丙基纖維素為0.05kg、甲基羥乙基纖維素醚為0.05kg、甲基羥丙基纖維素醚為0.05kg ;在0.3kg緩凝劑中:酒石酸為0.05kg、檸檬酸為0.05kg、水楊酸為0.05kg、纖維素為0.05kg、磷酸鈉為
0.05kg和葡萄糖酸鈉為0.05kg。
[0018]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液比重為1.42，粘度
25.5S，2h析水率4%，初凝時(shí)間16小時(shí)25分鐘，終凝時(shí)間20小時(shí)10分鐘，3d抗壓強(qiáng)度
2.13MPa，7d抗壓強(qiáng)度4.3MPa，28d抗壓強(qiáng)度15.35MPa。14d正拉粘接強(qiáng)度1.0MPa, 28d正拉粘接強(qiáng)度1.4MPa。28d剪切強(qiáng)度13.1MPa0
[0019]實(shí)施例2
[0020]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液由下列組分組成:
[0021]P0.42.5普通娃酸鹽水泥1000kg、水1000kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑100kg、無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑5kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.7kg、緩凝劑0.7kg。
[0022]在IOOkg結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑中:粉煤灰為30kg、娃灰為70kg ;在5kg無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑中:鈉基膨潤(rùn)土為1kg、娃酸鈉為2kg、海泡石為2kg ;在0.7kg有機(jī)穩(wěn)定劑中:聚乙烯醇為0.1kg、聚丙烯酰胺為0.2kg、羧甲基纖維素為0.15kg、羥丙基纖維素為0.05kg、甲基羥乙基纖維素醚為0.1kg、甲基羥丙基纖維素醚為0.1kg ;在0.7kg緩凝劑中:酒石酸為0.15kg、檸檬酸為0.05kg、水楊酸為0.1kg、纖維素為0.2kg、磷酸鈉為0.05kg和葡萄糖酸鈉為0.15kg。
[0023]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液比重為1.42，粘度
26.7S，2h析水率4.5%,初凝時(shí)間24小時(shí)55分鐘，終凝時(shí)間32小時(shí)15分鐘，3d抗壓強(qiáng)度1.2IMPa, 7d抗壓強(qiáng)度4.08MPa, 28d抗壓強(qiáng)度16.0lMPa0 14d正拉粘接強(qiáng)度1.04MPa, 28d正拉粘接強(qiáng)度1.5MPa。28d剪切強(qiáng)度13.15MPa。
[0024]實(shí)施例3
[0025]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液由下列組分組成:
[0026]P0.42.5普通娃酸鹽水泥1000kg、水1000kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑100kg、無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑5kg、有機(jī)穩(wěn)定劑1.0kg、緩凝劑1.0kgo
[0027]在IOOkg結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑中:粉煤灰為80kg、娃灰為20kg ;在5kg無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑中:鈉基膨潤(rùn)土為1.4kg、娃酸鈉為1.3kg、海泡石為2.3kg ;在1.0kg有機(jī)穩(wěn)定劑中:聚乙烯醇為
0.2kg、聚丙烯酰胺為0.15kg、羧甲基纖維素為0.1kg、羥丙基纖維素為0.05kg、甲基羥乙基纖維素醚為0.2kg、甲基羥丙基纖維素醚為0.3kg ;在1.0kg緩凝劑中:酒石酸為0.15kg、檸檬酸為0.25kg、水楊酸為0.1kg、纖維素為0.12kg、磷酸鈉為0.08kg和葡萄糖酸鈉為
0.3kg。
[0028]本實(shí)施例的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液比重為1.42，粘度
27.4S，2h析水率4.5%,初凝時(shí)間28小時(shí)55分鐘，終凝時(shí)間37小時(shí)55分鐘，3d抗壓強(qiáng)度
1.13MPa，7d抗壓強(qiáng)度3.9IMPa, 28d抗壓強(qiáng)度16.24MPa。14d正拉粘接強(qiáng)度1.1MPa, 28d正拉粘接強(qiáng)度1.5MPa。28d剪切強(qiáng)度13.33MPa。
[0029]上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，所配漿液具有粘度低，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性高，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)可調(diào)控的優(yōu)異特性；漿液結(jié)石體具有早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度高，正拉粘接強(qiáng)度高，剪切強(qiáng)度高的特性，適用于千米深水平巷道圍巖加固地面預(yù)注漿工程要求。
[0030]上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造【具體實(shí)施方式】的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于，由80-100重量份的膠凝材料、60-150重量份的水和1-15重量份的復(fù)合外加劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述的膠凝材料為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和低堿度硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述的復(fù)合外加劑由無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑組成；無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑在所述復(fù)合外加劑中的重量配比如下:無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑大于O份且小于等于100份，有機(jī)穩(wěn)定劑大于O份且小于等于100份，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑大于O份且小于等于100份，緩凝劑大于O份且小于等于100份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土、粉煤灰、硅酸鈉和海泡石中的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述有機(jī)穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、甲基羥乙基纖維素醚和甲基羥丙基纖維素醚中的一種或幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為粉煤灰和娃灰中的一種或兩種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的千米深水平巷道圍巖加固用單液穩(wěn)定水泥基漿液，其特征在于:所述緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸、纖維素、磷酸鈉和葡萄糖酸鈉中的一種或幾種組口 ο
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK103833294SQ201310545329
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】馮旭海, 劉書(shū)杰, 田樂(lè), 安許良, 徐潤(rùn), 高曉耕, 高崗榮, 袁東鋒, 肖煒, 周全兵, 黃劍, 趙厚勝, 鄒鈺 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司