專利名稱：超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩凝水泥漿液，特別適用于全深凍結(jié)鑿井工程中孔深達(dá)1200m、地溫達(dá)40°C條件下的凍結(jié)孔固管封水施工。
背景技術(shù)：
巖土工程凍結(jié)施工中，凍結(jié)孔解凍后將成為導(dǎo)水通道；尤其是全深凍結(jié)法鑿井中， 凍結(jié)孔穿過(guò)馬頭門等井筒附屬硐室，凍結(jié)孔解凍后淺部含水層的水和砂易導(dǎo)通至深部，一方面會(huì)嚴(yán)重威脅井底車場(chǎng)巷道與硐室的安全，另一方面會(huì)導(dǎo)致淺部水資源流失，對(duì)水資源匱乏的我國(guó)西部地區(qū)造成不利影響。為此，凍結(jié)孔施工結(jié)束、凍結(jié)管安裝前，需先將孔底以上一定高度范圍內(nèi)的鉆孔泥漿置換為具有一定緩凝時(shí)間、較高結(jié)石率且結(jié)石體具有較高強(qiáng)度與抗?jié)B性的水泥漿液，而后安裝凍結(jié)管，通過(guò)水泥漿液的固化，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)管與地層的膠結(jié)，截?cái)鄬?dǎo)水通道。中國(guó)專利ZL2008100M511. 6公開(kāi)的“凍結(jié)管與圍巖間環(huán)狀充填的方法”，采用水泥、水、粘土或膨潤(rùn)土、GK-4A高效緩凝減水劑、堿粉、胺粉、腈粉配制而成，比重為1. Γ1. 2。 該水泥漿液僅適用于普通造孔泥漿，難以適用于孔深超過(guò)800m、地溫超過(guò)32°C條件下的施工；水泥漿充填前，需把化學(xué)泥漿調(diào)換成普通泥漿，不僅耗時(shí)費(fèi)力、成本高，且易導(dǎo)致孔壁坍塌，影響工程順利施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，滿足凍結(jié)管下管時(shí)間的要求的前提下，解決井底車場(chǎng)等巷道硐室的安全，淺部水資源流失的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，以水灰質(zhì)量比為1:廣1.25:1的水泥、水為主基料混合攪拌后，按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2% 5%、緩凝劑0. 39ΓΟ. 45%、膨脹劑5% 10%、增粘劑0. 1°/Γθ. 3% ；
配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制基本漿液并攪拌均勻；再依次摻入緩凝齊U、膨脹劑、增粘劑并分別攪拌均勻。所述水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥 P. 0 42. 5 ；所述穩(wěn)定劑為普通膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1 2 ；所述膨脹劑為U型高效膨脹劑或U-I膨脹劑或U-2膨脹劑；所述的增粘劑為羥丙
基甲基纖維素。有益效果由于采用了上述方案，該水泥漿液漿液比重為1. 2 1. 8，漏斗粘度為 20 40s，40°C條件下其初凝時(shí)間可達(dá)到36小時(shí)，凍結(jié)管可沉管時(shí)間達(dá)到32h，漿液結(jié)石體具有較高的強(qiáng)度及良好的抗?jié)B性能。水泥漿液中，通過(guò)加入膨潤(rùn)土與增粘劑，提高漿液的穩(wěn)定性，延緩水泥顆粒的析水沉淀；通過(guò)摻入緩凝劑，獲得凍結(jié)管安裝所需要的緩凝時(shí)間；通過(guò)摻入膨脹劑，提高了漿液結(jié)石體與周圍介質(zhì)界面的粘結(jié)強(qiáng)度與抗?jié)B性能。該緩凝水泥漿液與凍結(jié)孔打鉆常用的普通泥漿或化學(xué)泥漿混合后不凝固，因此，水泥漿注入前不需對(duì)凍結(jié)孔內(nèi)的泥漿做調(diào)質(zhì)或置換處理，而是在配制完畢直接用泥漿泵壓入凍結(jié)孔內(nèi)。在滿足了凍結(jié)管下管時(shí)間的要求的前提下，解決了井底車場(chǎng)等巷道硐室的安全， 淺部水資源流失的問(wèn)題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。優(yōu)點(diǎn)施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低。水泥漿液凝固后，形成一定高度、具有較高強(qiáng)度、良好抗?jié)B性能的隔水層，可隔絕凍結(jié)孔內(nèi)的深、淺部水力聯(lián)系，有效地保證井下巷道與硐室的安全，并可避免淺部水資源流失，有效地保護(hù)水資源及生態(tài)環(huán)境。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γι. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2%、緩凝劑0. 3%，膨脹劑5%，羥丙基甲基纖維素0. 1% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U型高效膨脹劑。配制方法是先將水泥、水、膨潤(rùn)土混合，配制成基本漿液并攪拌均勻；而后摻入緩凝劑并攪拌均勻；再摻入膨脹劑并攪拌均勻；最后摻入增粘劑并攪拌均勻。實(shí)施例2 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑3%、緩凝劑0. 36%，膨脹劑8%，羥丙基甲基纖維素0. 2% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U型高效膨脹劑；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑5%、緩凝劑0. 45%，膨脹劑10%，羥丙基甲基纖維素0. 3% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U型高效膨脹劑；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2%、緩凝劑0. 3%，膨脹劑5%，羥丙基甲基纖維素0. 1% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U-I膨脹劑或U-2膨脹劑；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑3%、緩凝劑0. 36%，膨脹劑8%，羥丙基甲基纖維素0. 2% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U-I膨脹劑或U-2膨脹劑；
配制方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑5%、緩凝劑0. 45%，膨脹劑10%，羥丙基甲基纖維素0. 3% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸混摻，質(zhì)量比為1:2混合；所述的膨脹劑為U-I膨脹劑或U-2膨脹劑； 配制方法與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于以水灰質(zhì)量比為 1 廣1. 25:1的水泥、水為主基料混合攪拌后，按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑 2% 5%、緩凝劑0. 3% 0. 45%、膨脹劑5% 10%、增粘劑0. 1% 0. 3% ；配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制基本漿液并攪拌均勻；再依次摻入緩凝齊U、膨脹劑、增粘劑并分別攪拌均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥P. 0 42. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的緩凝劑為蔗糖與硼酸，質(zhì)量比為1:2混摻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的膨脹劑為U型高效膨脹劑或U-I膨脹劑或U-2膨脹劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的增粘劑為羥丙基甲基纖維素。
全文摘要
一種超深凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，以水灰質(zhì)量比為1:1~1.25:1的水泥、水為主基料混合攪拌后，按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑、緩凝劑、膨脹劑、增粘劑混合攪拌而成。緩凝水泥漿液的初凝時(shí)間可達(dá)36小時(shí)，凍結(jié)管的容許沉管時(shí)間可達(dá)到32小時(shí)。通過(guò)緩凝水泥漿液部分或全部替換凍結(jié)孔的造孔泥漿，水泥漿液凝固后，將在孔內(nèi)形成局部或全孔封水段，隔絕深、淺部地層的水力聯(lián)系，避免凍結(jié)壁解凍后凍結(jié)孔成為導(dǎo)水通道,保證深部地下工程的安全。該緩凝水泥漿液，適用于全深凍結(jié)法鑿井工程中孔深達(dá)1200m、地溫達(dá)40℃條件下的凍結(jié)孔固管封水施工。對(duì)于保證工程安全，避免水資源流失具有重要的工程實(shí)用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益極為顯著。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102515640SQ20111039269
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者張成銀, 張春虎, 王空前, 王衍森, 陳國(guó)慶 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)