CN103833294B - 一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液 - Google Patents

一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液 Download PDF

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本发明公开了一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，该千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液包括如下组分，各组分按重量份计：胶凝材料80-100份、水60-150份、复合外加剂1-15份。复合外加剂含有无机稳定剂0-100份、有机稳定剂0-100份、结构补强剂0-100份、复合缓凝剂0-100份。该千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液利用复合外加剂的物理化学作用，浆液具有粘度低，流动性好，稳定性高，凝结时间长可调控的优异特性；浆液结石体具有早期强度低、后期强度高，正拉粘接强度高，剪切强度高的特性。

Description

一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液
技术领域
本发明是涉及煤矿建设巷道围岩加固领域所用的一种水泥浆，特别是一种适用于千米深水平巷道围岩加固地面预注浆技术领域的稳定水泥基浆液。
背景技术
千米深井水平巷道围岩加固地面预注浆技术，是指利用高精度的钻孔轨迹控制技术，通过水平钻孔对井下水平巷道不稳定、破碎围岩进行地面预注浆加固。
目前使用的围岩注浆加固材料有化学浆液和水泥浆液两大类。
化学浆液主要有丙烯酰胺类、聚氨脂类，其优点是渗透性好、胶凝时间可调、粘度低、可注性好。但缺点更加明显：成本高(如聚氨酯加固类浆液每吨价格高达4万元)、耐久性差、施工工艺复杂、且某些化学浆液成分有毒、污染环境并对施工人员有一定危害，一般只在需快速加固的重要工程中应急少量使用。
水泥类加固浆液主要应用的有普通单液水泥浆和水泥一水玻璃双液浆。单液水泥浆虽具有材料来源广、价格低、结石体强度高、施工工艺简单的优点；但水胶比低、悬浮稳定性差(水胶比为1：1时，2h析水率约25％)、可注性差，注浆过程中只能采用小泵量、小段高的注浆工艺，浆液析水不但导致加固效果无法保证且易造成埋塞、解塞困难等事故。水泥一水玻璃双液浆虽然结石率较高、凝结时间短且可调，但是结石体强度较低、耐久性差并且对施工工艺要求也较高。
千米深井水平巷道围岩加固地面预注浆技术，对注浆浆液性能要求较高，如要求浆液稳定性好、流动性好、凝结时间长且可调控，因此，研制出一种安全、无毒无害、环保、使用方便、经济性高且浆液稳定性好、流动性好、凝结时间可调控、结石体强度高、粘接性强、施工工艺简单的适用于千米深井水平巷道围岩加固地面预注浆技术的浆液对地面预注浆技术的发展极为重要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种安全、无毒无害、环保、使用方便、经济性好、浆液稳定性好、流动性好、凝结时间可控、结石体早期强度低、后期强度高、粘接性强的适用于千米深井水平巷道围岩加固地面预注浆技术的单液稳定水泥基浆液。
本发明的技术方案是这样实现的：一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，由80-100重量份的胶凝材料、60-150重量份的水和1-15重量份的复合外加剂组成。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述的胶凝材料为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和低碱度硫铝酸盐水泥中的一种或几种组合。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述的复合外加剂由无机稳定剂、有机稳定剂、结构补强剂和缓凝剂组成；无机稳定剂、有机稳定剂、结构补强剂和缓凝剂在所述复合外加剂中的重量配比如下：无机稳定剂大于0份且小于等于100份，有机稳定剂大于0份且小于等于100份，结构补强剂大于0份且小于等于100份，缓凝剂大于0份且小于等于100份。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述无机稳定剂为膨润土、粉煤灰、硅酸钠和海泡石中的一种或几种组合。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述有机稳定剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、甲基羟乙基纤维素醚和甲基羟丙基纤维素醚中的一种或几种组合。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述结构补强剂为粉煤灰和硅灰中的一种或两种组合。
上述千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，所述缓凝剂为酒石酸、柠檬酸、水杨酸、纤维素、磷酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或几种组合。
本发明的有益效果是：本发明的千米深井水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液安全、无毒无害、环保、使用方便、经济性高且浆液稳定性好、流动性好、凝结时间可调控、结石体强度高、粘接性强、施工工艺简单能够满足千米深井水平巷道围岩加固地面预注浆技术和破碎围岩加固对注浆浆液的性能要求。
具体实施方式
实施例1
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液由下列组分组成：PO.42.5普通硅酸盐水泥1000kg、水1000kg、结构补强剂100kg、无机稳定剂5kg、有机稳定剂0.3kg、缓凝剂0.3kg。在100kg结构补强剂中：粉煤灰为50kg、硅灰为50kg；在5kg无机稳定剂中：钠基膨润土为1kg、粉煤灰为1kg、硅酸钠为1kg、海泡石为2kg；在0.3kg有机稳定剂中：聚乙烯醇为0.05kg、聚丙烯酰胺为0.05kg、羧甲基纤维素为0.05kg、羟丙基纤维素为0.05kg、甲基羟乙基纤维素醚为0.05kg、甲基羟丙基纤维素醚为0.05kg；在0.3kg缓凝剂中：酒石酸为0.05kg、柠檬酸为0.05kg、水杨酸为0.05kg、纤维素为0.05kg、磷酸钠为0.05kg和葡萄糖酸钠为0.05kg。
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液比重为1.42，粘度25.5S，2h析水率4％，初凝时间16小时25分钟，终凝时间20小时10分钟，3d抗压强度2.13MPa，7d抗压强度4.3MPa，28d抗压强度15.35MPa。14d正拉粘接强度1.0MPa，28d正拉粘接强度1.4MPa。28d剪切强度13.1MPa。
实施例2
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液由下列组分组成：
PO.42.5普通硅酸盐水泥1000kg、水1000kg、结构补强剂100kg、无机稳定剂5kg、有机稳定剂0.7kg、缓凝剂0.7kg。
在100kg结构补强剂中：粉煤灰为30kg、硅灰为70kg；在5kg无机稳定剂中：钠基膨润土为1kg、硅酸钠为2kg、海泡石为2kg；在0.7kg有机稳定剂中：聚乙烯醇为0.1kg、聚丙烯酰胺为0.2kg、羧甲基纤维素为0.15kg、羟丙基纤维素为0.05kg、甲基羟乙基纤维素醚为0.1kg、甲基羟丙基纤维素醚为0.1kg；在0.7kg缓凝剂中：酒石酸为0.15kg、柠檬酸为0.05kg、水杨酸为0.1kg、纤维素为0.2kg、磷酸钠为0.05kg和葡萄糖酸钠为0.15kg。
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液比重为1.42，粘度26.7S，2h析水率4.5％，初凝时间24小时55分钟，终凝时间32小时15分钟，3d抗压强度1.21MPa，7d抗压强度4.08MPa，28d抗压强度16.01MPa。14d正拉粘接强度1.04MPa，28d正拉粘接强度1.5MPa。28d剪切强度13.15MPa。
实施例3
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液由下列组分组成：
PO.42.5普通硅酸盐水泥1000kg、水1000kg、结构补强剂100kg、无机稳定剂5kg、有机稳定剂1.0kg、缓凝剂1.0kg。
在100kg结构补强剂中：粉煤灰为80kg、硅灰为20kg；在5kg无机稳定剂中：钠基膨润土为1.4kg、硅酸钠为1.3kg、海泡石为2.3kg；在1.0kg有机稳定剂中：聚乙烯醇为0.2kg、聚丙烯酰胺为0.15kg、羧甲基纤维素为0.1kg、羟丙基纤维素为0.05kg、甲基羟乙基纤维素醚为0.2kg、甲基羟丙基纤维素醚为0.3kg；在1.0kg缓凝剂中：酒石酸为0.15kg、柠檬酸为0.25kg、水杨酸为0.1kg、纤维素为0.12kg、磷酸钠为0.08kg和葡萄糖酸钠为0.3kg。
本实施例的千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液比重为1.42，粘度27.4S，2h析水率4.5％，初凝时间28小时55分钟，终凝时间37小时55分钟，3d抗压强度1.13MPa，7d抗压强度3.91MPa，28d抗压强度16.24MPa。14d正拉粘接强度1.1MPa，28d正拉粘接强度1.5MPa。28d剪切强度13.33MPa。
上述实验数据表明，所配浆液具有粘度低，流动性好，稳定性高，凝结时间长可调控的优异特性；浆液结石体具有早期强度低、后期强度高，正拉粘接强度高，剪切强度高的特性，适用于千米深水平巷道围岩加固地面预注浆工程要求。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液，其特征在于，由PO.42.5普通硅酸盐水泥1000kg、水1000kg、结构补强剂100kg、无机稳定剂5kg、有机稳定剂1.0kg和缓凝剂1.0kg组成；在100kg结构补强剂中：粉煤灰为80kg、硅灰为20kg；在5kg无机稳定剂中：钠基膨润土为1.4kg、硅酸钠为1.3kg、海泡石为2.3kg；在1.0kg有机稳定剂中：聚乙烯醇为0.2kg、聚丙烯酰胺为0.15kg、羧甲基纤维素为0.1kg、羟丙基纤维素为0.05kg、甲基羟乙基纤维素醚为0.2kg、甲基羟丙基纤维素醚为0.3kg；在1.0kg缓凝剂中：酒石酸为0.15kg、柠檬酸为0.25kg、水杨酸为0.1kg、纤维素为0.12kg、磷酸钠为0.08kg和葡萄糖酸钠为0.3kg。
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