一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，由如下組分組成且各組分按重量份計(jì)：膠凝材料20-50份、比重調(diào)節(jié)材料1-50份、復(fù)合外加劑0.1-20份、水30-50份。本發(fā)明可通過比重調(diào)節(jié)材料精確調(diào)控漿液比重；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)間長可調(diào)控的優(yōu)異特性。
【專利說明】一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦深井建設(shè)凍結(jié)法施工領(lǐng)域，特別是一種適用于千米深凍結(jié)孔環(huán)形空間充填固結(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】用的特定比重復(fù)合材料漿液。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦建設(shè)領(lǐng)域凍結(jié)法鑿井是在井筒開鑿前，用人工制冷的方法，將井筒周圍地層凍結(jié)成封閉的環(huán)形凍結(jié)壁以抵抗地壓并隔絕地下水與井筒的聯(lián)系，在凍結(jié)壁保護(hù)下進(jìn)行井筒掘砌工作的一種煤礦特殊施工方法。由于凍結(jié)法施工的安全有效性，目前越來越多的井筒采用凍結(jié)法施工。
[0003]隨著井筒深度的增加，全深凍結(jié)施工中，深部凍結(jié)管可能穿過馬頭門、水倉或聯(lián)絡(luò)巷等井下構(gòu)筑物。在凍結(jié)期結(jié)束凍結(jié)壁自然解凍或強(qiáng)制解凍后，凍結(jié)孔施工中凍結(jié)管與凍
結(jié)孔之間的環(huán)狀空間起到通道作用，凍結(jié)孔穿過的含水地層可能經(jīng)環(huán)狀空間將大量地下水輸送至馬頭門、巷道等位置，嚴(yán)重時(shí)可造成淹井事故。目前解決環(huán)狀空間導(dǎo)水問題一般采用水泥漿置換鉆孔泥漿。隨著一次凍全深井筒凍結(jié)深度的不斷加深，尤其是千米深井對置換用水泥漿的漿液穩(wěn)定性、漿液凝固時(shí)間、固結(jié)體強(qiáng)度等方面都有了更高的要求。
[0004]傳統(tǒng)水泥漿在使用中存在保水性差、穩(wěn)定性差、比重難以精確調(diào)控、凝結(jié)時(shí)間無法滿足千米深井環(huán)形空間充填固結(jié)下放凍結(jié)管的要求等諸多問題。因此，為滿足千米深井凍結(jié)法施工工藝對凍結(jié)管環(huán)形空間置換充填固結(jié)的要求，開發(fā)具有穩(wěn)定性高、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間長、漿液比重可精確調(diào)控、安全、無毒無害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性高的材料對千米深井凍結(jié)法施工具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有深井煤礦建設(shè)凍結(jié)法施工中凍結(jié)孔環(huán)形空間充填固結(jié)材料的不足，充分考慮千米深井凍結(jié)法施工特點(diǎn)對凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)材料的要求，提供一種安全、無毒無害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性好、且漿液穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間可控、結(jié)石率高并且漿液比重可根據(jù)需要精確調(diào)控的適用于千米深井凍結(jié)法施工凍結(jié)孔環(huán)形空間固結(jié)充填的復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，由如下組分組成且各組分按重量份計(jì):膠凝材料20-50份、比重調(diào)節(jié)材料1-50份、復(fù)合外加劑0.1-20份、水30-85份。
[0007]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，所述的膠凝材料為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和低堿度硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種組合。
[0008]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，所述的比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉中的一種或幾種組合。[0009]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，所述的復(fù)合外加劑為無機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑的一種或幾種組合。
[0010]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，在所述的復(fù)合外加劑中:無機(jī)穩(wěn)定劑大于O重量份且小于等于100重量份，有機(jī)穩(wěn)定劑大于O重量份且小于等于100重量份，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑大于O重量份且小于等于100重量份，緩凝劑大于O重量份且小于等于100重量份。
[0011]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、粉煤灰、硅酸鈉和海泡石中的一種或幾種組合。
[0012]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，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]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，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]上述千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸、纖維素、磷酸鈉、葡萄糖酸鈉和蔗糖中的一種或幾種組合。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液具有如下優(yōu)點(diǎn):安全、無毒無害、環(huán)保、使用方便、經(jīng)濟(jì)性高，漿液比重可根據(jù)施工需要方便調(diào)控，并具有穩(wěn)定性好、流動(dòng)性好、凝結(jié) 時(shí)間可調(diào)控、結(jié)石率高、施工使用簡便的特點(diǎn)，能夠滿足千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一
[0018]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液由下列組分組成:PC.32.5復(fù)合硅酸鹽水泥350kg、比重調(diào)節(jié)材料250kg、水700kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料100kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.6kg、緩凝劑2.3kg。
[0019]比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉的混合物，其中:漂珠為50kg、石灰石粉為80kg、重晶石粉為120kg。有機(jī)穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、甲基羥乙基纖維素醚和甲基羥丙基纖維素醚的混合物，其中:聚乙烯醇為0.1kg、聚丙烯酰胺0.2kg、甲基羥乙基纖維素醚0.15kg和甲基羥丙基纖維素醚0.15kg。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為硅灰。緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸和蔗糖的混合物，其中:酒石酸為0.5kg、檸檬酸為0.7kg、水楊酸為0.4kg、蔗糖為0.7kg。
[0020]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液比重為
1.40，漿液在此特定比重下:粘度40S，2h析水率1%，初凝時(shí)間120小時(shí)，終凝時(shí)間135小時(shí)，結(jié)石率93%，28d抗壓強(qiáng)度7.8MPa。
[0021]實(shí)施例二
[0022]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液由下列組分組成:PC.32.5復(fù)合硅酸鹽水泥350kg、比重調(diào)節(jié)材料200kg、水750kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料50kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.5kg、緩凝劑2.15kg。[0023]比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉的混合物，其中:漂珠為45kg、石灰石粉為55kg、重晶石粉為100kg。有機(jī)穩(wěn)定劑為羧甲基纖維素、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的混合物，其中:羧甲基纖維素為0.05kg、羥丙基纖維素0.25kg、甲基輕乙基纖維素醚0.15kg和甲基輕丙基纖維素醚0.05kg。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為娃灰。緩凝劑為纖維素、磷酸鈉、水楊酸和蔗糖的混合物，其中:纖維素為0.15kg、磷酸鈉為
0.5kg、水楊酸為0.9kg、鹿糖為0.6kg。
[0024]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液比重為
1.35，漿液在此特定比重下:粘度32S，2h析水率1%，初凝時(shí)間132小時(shí)，終凝時(shí)間153小時(shí)，結(jié)石率92 %，28d抗壓強(qiáng)度7.3MPa。
[0025]實(shí)施例三
[0026]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液由下列組分組成:PC.32.5復(fù)合硅酸鹽水泥250kg、比重調(diào)節(jié)材料200kg、水780kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料70kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.41kg、緩凝劑1.65kg。
[0027]比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉的混合物，其中:漂珠為58kg、石灰石粉為60kg、重晶石粉為82kg。有機(jī)穩(wěn)定劑為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素和羥丙基纖維素的混合物，其中:聚乙烯醇0.1kg和聚丙烯酰胺0.14kg、羧甲基纖維素為0.08kg、羥丙基纖維素0.09kg。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為硅灰。緩凝劑為纖維素、磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、酒石酸和檸檬酸的混合物，其中:纖維素為0.1kg、磷酸鈉為0.25kg、葡萄糖酸鈉為0.4kg、酒石酸為
0.45kg、朽1 檬酸為 0.45kg。
[0028]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液比重為
`1.30，漿液在此特定比重下:粘度28S，2h析水率I %，初凝時(shí)間110小時(shí)，終凝時(shí)間122小時(shí)，結(jié)石率96% , 28d抗壓強(qiáng)度1.5MPa。
[0029]實(shí)施例四
[0030]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液由下列組分組成:PC.32.5復(fù)合硅酸鹽水泥250kg、比重調(diào)節(jié)材料160kg、水805kg、無機(jī)穩(wěn)定劑
2.6kg、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料35kg、有機(jī)穩(wěn)定劑0.35kg、緩凝劑1.5kg。
[0031]比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉的混合物，其中:漂珠為50kg、石灰石粉為40kg、重晶石粉為70kg。無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、粉煤灰、硅酸鈉和海泡石的混合物，其中:膨潤土為1.1kg、粉煤灰為0.6kg、娃酸鈉為0.6kg和海泡石為0.3kg。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的混合物，其中:聚乙烯醇0.04kg、聚丙烯酰胺0.02kg、羧甲基纖維素為0.1kg、輕丙基纖維素0.08kg、甲基輕乙基纖維素醚0.06kg、甲基輕丙基纖維素醚0.05kg。結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑為硅灰。緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸、纖維素、磷酸鈉、葡萄糖酸鈉和蔗糖的混合物，其中:酒石酸為0.2kg、檸檬酸為0.1kg、水楊酸為0.12kg、纖維素為0.14kg、磷酸鈉為
0.24kg、葡萄糖酸鈉為0.4kg、蔗糖為0.3kg。
[0032]本實(shí)施例的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液比重為
1.25，漿液在此特定比重下:粘度24S，2h析水率1%，初凝時(shí)間130小時(shí)，終凝時(shí)間146小時(shí)，結(jié)石率90%，28d抗壓強(qiáng)度1.8MPa。
[0033]上述實(shí)施例一至實(shí)施例四的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液具有漿液粘度低，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性高，凝結(jié)時(shí)間長可調(diào)控的優(yōu)異特性；漿液比重可根據(jù)實(shí)際工程需要精確調(diào)整到特定比重，從而使得漿液在特定比重情況下其粘度、2h析水率、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、結(jié)石率和28d抗壓強(qiáng)度能夠滿足千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)要求。
[0034]上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng)造【具體實(shí)施方式】的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(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】
1.一種千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:由如下組分組成且各組分按重量份計(jì):膠凝材料20-50份、比重調(diào)節(jié)材料1-50份、復(fù)合外加劑0.1-20 份、水 30-85 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，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、復(fù)合硅酸鹽水泥、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所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:所述的比重調(diào)節(jié)材料為漂珠、石灰石粉和重晶石粉中的一種或幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:所述的復(fù)合外加劑為無機(jī)穩(wěn)定劑、有機(jī)穩(wěn)定劑、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑和緩凝劑的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:在所述的復(fù)合外加劑中:無機(jī)穩(wěn)定劑大于O重量份且小于等于100重量份，有機(jī)穩(wěn)定劑大于O重量份且小于等于100重量份，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)劑大于O重量份且小于等于100重量份，緩凝劑大于O重量份且小于等于100重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、粉煤灰、硅酸鈉和海泡石中的一種或幾種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于: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。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于: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。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的千米深凍結(jié)管環(huán)形空間充填固結(jié)用特定比重復(fù)合材料漿液，其特征在于:緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、水楊酸、纖維素、磷酸鈉、葡萄糖酸鈉和蔗糖中的一種或幾種組合。
【文檔編號】C04B28/04GK103880365SQ201310548664
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】惠本利, 王建平, 楊偉光, 馮旭海, 趙房成, 郭壘, 劉書杰, 高曉耕, 高偉, 滕德強(qiáng), 宋雪飛, 田樂, 姜國靜, 徐潤, 李寧 申請人:中煤陜西榆林能源化工有限公司, 北京中煤礦山工程有限公司