專利名稱：一種井巷注漿和軟土壓密注漿用雙液速凝漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及煤礦井巷注漿和軟土壓密注漿所用的一種雙液速凝漿液。
背景技術(shù)：
煤礦建井過程中，當(dāng)含水巖層被開鑿揭露后，出現(xiàn)涌水、冒砂，井壁或巷道開裂、片 幫、冒頂?shù)惹闆r，必需使用注漿技術(shù)堵水和加固，一般統(tǒng)稱為井巷注漿。軟弱地區(qū)，如淤泥、 砂土、雜填土等地層采用壓密注漿技術(shù)增加地基強(qiáng)度，應(yīng)用也十分廣泛。這兩種不同注漿技 術(shù)的主體注漿材料都是“水泥_水玻璃”雙液漿。水泥-水玻璃漿液凝結(jié)時(shí)間短，結(jié)實(shí)率高。多年來，在軟土加固、井壁注漿、透水 事故處理等方面都有廣泛應(yīng)用，解決了許多關(guān)鍵問題。但是，許多工程實(shí)踐證明，水泥-水 玻璃漿液存在結(jié)石體耐久性差的問題，有的井壁注漿ι 2年后又開始滲水；并且由于水 泥-水玻璃漿液要求雙液體積比為1 0.6(水玻璃40Be')，工程現(xiàn)場一般通過調(diào)整泵的 缸套來實(shí)現(xiàn)雙液體積比，但這種方式對(duì)泵的損害很大，很多工程中不予采用，而是用直接兌 稀硅酸鈉的方式，使甲、乙液等體積注入，這種方式注入的水泥-水玻璃漿液密實(shí)性差，結(jié) 石體的耐久性等性能更差。水泥-水玻璃漿液結(jié)石體耐久性差是因?yàn)槠淠z固化主要是靠硅酸鈉中的硅酸 根和水泥水化產(chǎn)生的Ca發(fā)生反應(yīng)生成C-S-H凝膠來維持。而水泥中鈣的含量是固定的，其 水化生成的氫氧化鈣以及硅酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)的量也是一定的，因此過多硅酸鈉對(duì)結(jié)石 體的強(qiáng)度無益，反而可能會(huì)使體系稀釋而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。這是因?yàn)镃-S-H凝膠需要高堿性 才能維持其穩(wěn)定存在，NaOH的溶出會(huì)導(dǎo)致C-S-H凝膠分解，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體破壞。當(dāng)灌漿材料 處于干燥條件下時(shí)，硅凝膠會(huì)脫水，結(jié)石體體積收縮產(chǎn)生裂紋，造成結(jié)石體粉化。當(dāng)采用直接兌稀硅酸鈉的方式，使甲、乙液等體積注入時(shí)，漿液結(jié)石體性能更差。 這是由于漿液水灰比大，密實(shí)性差，水介質(zhì)能順利進(jìn)入結(jié)石體內(nèi)部，與結(jié)石體水化產(chǎn)物作用 發(fā)生溶蝕。因此，兌稀硅酸鈉后，水泥一水玻璃漿液結(jié)石體抗水溶蝕性能更差，注漿效果更 難保證。因此，水泥-水玻璃漿液解決了井巷注漿和壓密注漿對(duì)漿液凝結(jié)時(shí)間短、結(jié)實(shí)率 高的要求，但是漿液在應(yīng)用過程中一直存在上述缺陷由于硅酸鈉相對(duì)水泥過量而導(dǎo)致其 結(jié)石體耐久性差，易粉化；要求注入體積比(1 0.6)導(dǎo)致注漿工藝復(fù)雜，將水玻璃兌稀等 體積注入后，結(jié)石體性能更差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液， 該漿液不僅具有水泥_水玻璃漿液的所有優(yōu)點(diǎn)，而且其結(jié)石體耐久性好，可等體積注入，注 漿工藝簡單。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該漿液由甲液和乙液組成，甲液和乙液體積比為 1 1，其中甲液由硅酸鹽水泥50%、無機(jī)鈉鹽0.5% 0.75%、有機(jī)醇類早強(qiáng)劑0.025% 0. 05%及余量水組成，乙液由粉煤灰43. 6% 48. 8%、硅酸鈉13. 9% 20. 05%及余量水 組成。上述各組分均按重量百分比計(jì)。本發(fā)明的一個(gè)重要特征是在乙液中添加了粉煤灰，粉煤灰在該漿液中有雙重作 用。一是利用粉煤灰的顆粒形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)，當(dāng)甲、乙液混合時(shí)，粉煤灰均勻分布在 體系中，填充空隙和毛細(xì)孔，改善體系的孔結(jié)構(gòu)和增大漿液的密實(shí)度。其二是利用硅酸鈉 對(duì)粉煤灰的活化作用，這種反應(yīng)增加了凝膠物質(zhì)的數(shù)量，改善了凝膠物質(zhì)的質(zhì)量，解決了水 泥-水玻璃漿液中硅酸鈉相對(duì)水泥過量的問題，從根本上提高了漿液結(jié)石體耐久性。同時(shí) 乙液中添加粉煤灰，可實(shí)現(xiàn)雙液體積比為1 1注漿施工，簡化了雙液注漿工藝，且硅酸鈉 用量可無級(jí)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的另一個(gè)重要特征是在甲液中添加了可激發(fā)粉煤灰活性和水泥后期強(qiáng)度 的復(fù)合早強(qiáng)劑。其中硫酸鈉在水化反應(yīng)中，由于生成了顆粒細(xì)小的二水石膏，故而能激發(fā)水 泥中的混合材和摻合料粉煤灰的潛在活性。即在有水存在時(shí)，能與Ca(OH)2在常溫下發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，生成凝膠性的組分，增加了結(jié)石體的強(qiáng)度和耐久性。三乙醇胺硫酸鹽能有效阻止 C3A水化初期形成疏松結(jié)晶結(jié)構(gòu)物的趨勢(shì)，從而提高了硬化后水泥石的致密性和強(qiáng)度。本發(fā)明具有如下有益效果該雙液漿利用粉煤灰的物理活性和硅酸鈉對(duì)其化學(xué)活 化作用，從根本上解決了水泥-水玻璃漿液中硅酸鈉相對(duì)水泥過剩的問題，保證了該雙液 漿結(jié)石體的耐久性。實(shí)現(xiàn)了雙液體積比1 1注漿施工，改善了注漿工藝。添加的復(fù)合早 強(qiáng)劑，激發(fā)了乙液中摻合料粉煤灰的潛在活性和促進(jìn)了水泥水化，使粉煤灰的火山灰反應(yīng) 和水泥的水化反應(yīng)相互促進(jìn)，增加了凝膠物質(zhì)的數(shù)量，改善了凝膠物質(zhì)的質(zhì)量。該漿液不僅 具有原水泥-水玻璃漿液快凝和凝膠時(shí)間可調(diào)的特征，還使注漿施工易于操作，同時(shí)顯著 改善了漿液結(jié)石體的耐久性，節(jié)省了硅酸鈉用量，使注漿成本大幅度降低。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例從漿液的凝膠時(shí)間、結(jié)石率、抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)參數(shù)來說明漿液的 優(yōu)越性。實(shí)施例1、該雙液速凝漿液由下列組分組成甲液硅酸鹽水泥50%、水49. 475%、無機(jī)鈉鹽 0.5%,有機(jī)醇類早強(qiáng)劑0. 025 % ；乙液粉煤灰43. 6 %，硅酸鈉20. 05 %，水36. 35 %。甲液 與乙液體積比1 1。本實(shí)施例的漿液結(jié)石率為100%，凝膠時(shí)間為36s，具有明顯的快凝、高結(jié)石率特 征。為了表征漿液的早強(qiáng)性能，測(cè)量了漿液結(jié)石體的小時(shí)抗壓強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn) 結(jié)果見表1。漿液早期抗壓強(qiáng)度表表權(quán)利要求
一種井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于該漿液由甲液和乙液組成，雙液體積比為1∶1，甲液由硅酸鹽水泥50％、無機(jī)鈉鹽0.5％～0.75％、有機(jī)醇類早強(qiáng)劑0.025％～0.05％及余量水組成，乙液由粉煤灰43.6％～48.8％、硅酸鈉13.9％～20.05％及余量水組成。上述各組分均按重量百分比計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于硅酸鹽 水泥為42. 5強(qiáng)度等級(jí)普通硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于無機(jī)鈉 鹽為硫酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于有機(jī)醇 類早強(qiáng)劑為三乙醇胺硫酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于硅酸鈉 為偏硅酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井巷注漿和壓密注漿用雙液速凝漿液，其特征在于粉煤灰 為低鈣粉煤灰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井巷注漿和軟土壓密注漿用雙液速凝漿液。該漿液彌補(bǔ)了水泥-水玻璃漿液結(jié)石體耐久性差、注漿工藝復(fù)雜的不足。漿液由甲液和乙液組成，甲液和乙液等體積注入，現(xiàn)場操作簡單；甲液由硅酸鹽水泥50％、無機(jī)鈉鹽0.5％～0.75％、有機(jī)醇類早強(qiáng)劑0.025％～0.05％及余量水組成，乙液由粉煤灰43.6％～48.8％、硅酸鈉13.9％～20.05％及余量水組成。漿液性能為凝膠時(shí)間36s～124s可調(diào)，結(jié)石率100％，早期抗壓強(qiáng)度高，且結(jié)石體耐久性好，不開裂、不粉化，與原“水泥-水玻璃漿液”相比，注漿工藝簡單，并顯著提高了漿液結(jié)石體的耐久性，節(jié)省了硅酸鈉用量，使注漿成本大幅度降低。
文檔編號(hào)C09K8/467GK101974319SQ20101051316
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者周興旺, 宋雪飛, 徐潤, 楊春滿, 王正勝, 籍曉龍, 袁東鋒, 袁輝, 鄭軍, 高崗榮 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司