CN101654614B - 一种矿井工作面注浆用水玻璃浆 - Google Patents

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Abstract

一种矿井工作面注浆用水玻璃浆。该浆液使用乙二醇二乙酸酯为固化剂，水玻璃为主剂，各组分按体积比计，100份浆液中：水玻璃38 Be′15～60份、乙二醇二乙酸酯1～10份、余量为水。本发明水溶性的乙二醇二乙酸酯为固化剂，所得注浆材料具有低粘度、高渗透性、凝胶时间可调、组分简单及无腐蚀性等优点，本发明可用于水利工程防渗和矿井堵水等领域，尤其在地下微裂隙地层、孔隙性地层工作面注浆堵水具有很好的应用前景。

Description

一种矿井工作面注浆用水玻璃浆
技术领域：
本发明属于水玻璃系化学注浆材料，可用于水利工程堵漏防渗，矿井建设的地面预注浆、工作面注浆及井壁壁后注浆堵水。特别是一种矿井工作面注浆用水玻璃浆。
背景技术：
随着矿产资源开发，矿井建设的深度越来越深，建井过程中出现微裂隙地层、孔隙性地层含水层等特殊地层几率越来越大，例如平顶山砂岩、刘家沟组砂岩等微裂隙岩层或孔隙性地层，涌水量大、水压高，而单液水泥浆、粘土水泥浆等颗粒性浆材难以达到较理想堵水效果。渗透性好的化学浆是特殊地层注浆首选材料，但目前应用高分子注浆材料中，聚氨酯类浆液粘度大，渗透性差；丙烯酰胺类和木质素类浆液具有毒性；单宁类浆液和脲醛类浆液配制成分多，稳定性差等都有应用的局限性。研究一种针对于特殊地层渗透性良好、无毒溶液型注浆材料是必要的。
水玻璃系化学注浆材料也有人报道过，CN 101265059A，李治国等曾研究硫酸为固化剂的水玻璃溶液注浆材料，固化速率较难控制，并且酸性浆液(报道中浆液PH＝5)对普通注浆设备具有腐蚀性，工程应用具有局限性；CN 86107196A和CN 1032354A，广州化学所研究的水玻璃系浆液，由于浆液成分较多，配比较复杂，稳定性难以保证等缺点。
发明内容：
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种矿井工作面注浆用水玻璃浆，该化学浆低粘度、凝胶时间可调、高渗透性无毒的水玻璃系化学注浆材料。
本发明采用的技术方案是：该矿井工作面注浆用水玻璃浆使用乙二醇二乙酸酯为固化剂，水玻璃为主剂，各组分按体积比计，100份浆液中：水玻璃38Be′15～60份、乙二醇二乙酸酯1～10份、余量为水。
上述的100份浆液中：水玻璃38Be′30～50份、乙二醇二乙酸酯4～10份、余量为水；100份浆液中：水玻璃38Be′30份、乙二醇二乙酸酯4份、水为66份。
上述方案中水玻璃Be′为38，模数M＝2.8～3.1。
本发明制备方法：分别量取计量的水玻璃和乙二醇二乙酸酯置于两个容器中，添加计量的水入乙二醇二乙酸酯容器中，此时乙二醇二乙酸酯发生水解反应，几分钟之后，将两容器溶液混合、搅匀，待凝，既得本发明。
本发明具有如下有益效果：本发明解决了水玻璃系浆液中存在的问题和注浆工艺复杂性，研制了配方简单、工艺操控性好的水玻璃系注浆材料。该材料既能有效进行水利工程堵渗，又能用于矿井建设特殊地层地面预注浆、工作面注浆及井壁壁后堵水注浆。并且该材料得到实验室模拟压力15MPa、5mm宽裂隙试验台注浆成功案例和国投新集杨村煤矿地面预注浆成功实例。本发明在水介质中，以水玻璃为主剂，以水溶性较好的乙二醇二乙酸酯为固化剂，所配制浆液的凝胶时间在10S～1.5h之间可调节。浆液的凝胶时间和凝胶体强度可以通过改变水玻璃浓度或乙二醇二乙酸酯浓度进行调节。浆液反应机理首先是乙二醇二乙酸酯在水介质中水解出羧酸，然后生成的羧酸跟水玻璃水解出的碱反应，所以使得水玻璃生成硅酸凝胶。总的反应式可以写成：
Na2O·nSiO2+CH3COOCH2CH2OOCCH3+H2O
→CH3COONa2+nSiO2·H2O
本发明化学注浆材料除了以上特点，另具有组分简单，配比易于调节，浆液没有腐蚀性，注浆机具可以灵活选择，并且低粘度、高渗透性、凝胶时间可控性好等优点。
具体实施方式：
下面将对本发明作进一步说明：
实施例1、
水玻璃            1.5L
乙二醇二乙酸酯    0.2L
水                3.3L
本发明浆液初温25℃，凝胶时间16.3min，用于实验室模拟裂隙台裂隙长6m，裂隙宽5mm，注浆结束2h后反压水，水压15MPa裂隙未出水。
实施例2、
水玻璃            51mL
乙二醇二乙酸酯    10mL
水                39mL
本发明浆液初温25℃，凝胶时间3.4min。

Claims (3)

1.一种矿井工作面注浆用水玻璃浆，其特征在于：该浆液使用乙二醇二乙酸酯为固化剂，水玻璃为主剂，各组分按体积比计，100份浆液中：水玻璃38Be′15～60份、乙二醇二乙酸酯1～10份、余量为水。
2.根据权利要求1所述的矿井工作面注浆用水玻璃浆，其特征在于：100份浆液中：水玻璃38Be′30～50份、乙二醇二乙酸酯4～10份、余量为水。
3.根据权利要求2所述的矿井工作面注浆用水玻璃浆，其特征在于：100份浆液中：水玻璃38Be′30份、乙二醇二乙酸酯4份、水为66份。
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