CN103880350A - 矿山堵水帷幕湖泥混合浆液及其制备方法 - Google Patents

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宋峰
但新民
刘新社
熊衍良
杨显文
韩贵雷
贾伟杰
蒋鹏飞
王云
于佳维
王志奇
薛晓峰
张凤伟
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Abstract

本发明的目的是提供一种矿山堵水帷幕湖泥混合浆液及其制备方法，涉及矿山帷幕注浆技术领域。其主要配比组成为：水泥50~300Kg/m3，水玻璃为水泥重量的2.5~10%，余为湖泥净原浆，湖泥净原浆的比重为1.05~1.5g/cm3。将湖泥进行晾晒、分离、粉碎，通过制浆机制成湖泥原浆，再与水泥、水玻璃按配比混合搅拌制得。本发明的主要特点是采用了价格低廉、原料易得、易于加工等特点湖泥作为原材料，加工而成的混合浆液可注性好、结实体渗透性低、性能稳定、能满足矿山帷幕注浆的技术要求，价格低廉;制备方法简单、变废为宝、成本低，在节省工程投资的同时兼顾了环境保护，具有可观的经济效益和社会效益。

Description

矿山堵水帷幕湖泥混合浆液及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿山帷幕注浆技术领域。
背景技术
随着我国对矿产资源需求量的增加和开采强度的不断加大，矿山开采过程中排水带来的一系列环境、水资源保护及安全等问题日益凸显。矿山帷幕注浆技术能够有效解决保护区域地下水环境与安全开采矿产资源之间的矛盾，其应用越来越广泛，国内众多水患矿山已经采用了帷幕注浆技术进行地下水治理。矿山帷幕注浆材料选择以因地制宜为基本原则，目前矿山帷幕注浆工程多采用水泥、粘土等原材料。但是在粘土材料匮乏的地区，采用价格昂贵的水泥材料制成的纯水泥浆液，存在工程投资高、成本高的弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种价格低廉的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液及其制备方法，主要特点是采用了价格低廉、原料广泛易得且易于加工等特点的湖泥作为原材料，加工而成的混合浆液可注性好、结实体渗透性低、性能稳定、能满足矿山帷幕注浆的技术要求，价格低廉;制备方法简单、变废为宝、成本低，在节省工程投资的同时兼顾了环境保护，具有可观的经济效益和社会效益。
本发明之一的主要技术方案是：一种矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于包括以下的配比：水泥50~300Kg/m3，水玻璃为水泥重量的2.5~10%，余为湖泥(又称湖底淤泥)净原浆，湖泥净原浆的比重为1.05~1.5g/cm3。
优选,所述的水泥为42.5号普通硅酸盐水泥或32.5号复合硅酸盐水泥。
优选,所述的水玻璃波美度为30~46。
优选配比为：水泥100~200Kg/m3，湖泥净原浆的比重为1.15~1.3g/cm3，所述的水玻璃波美度为38~42。
优选,所述的湖泥材料主要成分为：SiO2:65%~80%,Al2O3:10%~16%,有机质含量0.5~15%。
优选,所述的湖泥的技术参数为：颗粒组成：小于0.075mm的颗粒含量不低于80%；含沙量不大于10%；塑限指标：塑性指数13~18。
优选,所述的湖泥采用江西城门山铜矿附近的赛湖底淤泥。
    如上所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液的制备方法，其特征在于经过以下步骤：
1）、将湖泥进行初步晾晒和石块分离；
2）、用湖泥粉碎机将大块湖泥粉碎成小块湖泥；
3）、通过湖泥制浆机将湖泥制成湖泥原浆；
4）、湖泥原浆存储在粗浆池中；
5）、湖泥原浆通过净化器再次出去细沙等杂质，得湖泥净原浆；
6）、经除砂后的浆液存放在***池中；
7）、混合浆液制备:将湖泥净原浆与水泥、水玻璃按配比混合搅拌即制得注浆混合浆液。
矿山帷幕注浆工程具有保护地下水环境、保证矿山安全开采等作用，其中应用的混合浆液特性对帷幕注浆施工及形成的帷幕体质量来说也至关重要，选择合理的浆液配比可以达到优质的注浆效果，如果注浆浆液配比选择不合理，则将会发生浆液难以注入或者无效注浆量增大的情况，最终可能导致帷幕体防渗性能达不到设计要求。常规的纯水泥浆液不仅造价高，还具有吸水率高、结实率低等缺点，而粘土混合浆液也是受地域限制较大，难以在粘土匮乏的地区应用。
本发明的技术效果是：主要特点是采用了价格低廉且原料广泛易得、易于加工等特点的湖泥作为主要原材料，加工而成的混合浆液可注性好、结实体渗透性低、性能稳定、能满足矿山帷幕注浆的技术要求，价格低廉;制备方法简单、变废为宝、成本低，在节省工程投资的同时兼顾了环境保护，具有可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程框图。
其中，1-湖泥堆放区，2-湖泥粉碎机，3-湖泥制浆机，4-粗浆池，5-净化器，6-***池，7-混合浆液制备。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
湖泥混合浆液制备方法实施例：参见图1，经过以下步骤：
1）、将湖泥进行初步晾晒和石块分离；
2）、用湖泥粉碎机将大块湖泥粉碎成小块湖泥；
3）、通过制浆机将湖泥制成湖泥原浆；
4）、湖泥原浆存储在粗浆池中；
5）、湖泥原浆通过净化器再次出去细沙等杂质，得湖泥净原浆；
6）、经除砂后的浆液存放在***池中；
7）、混合浆液制备:用搅拌机将湖泥净原浆与水泥、水玻璃按配比混合搅拌即制得注浆混合浆液。(注：以上可采用现有技术设备)
湖泥混合浆液配比实施例：
一、实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9：
实施例1
湖泥净原浆比重1.15g/cm3，水泥添加量为100 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量10%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度10.2mPa.s ，2h后析水率15.50%，24h后结石率74.85%。
实施例2
湖泥净原浆比重1.15g/cm3，水泥添加量为150 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量2.5%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度9.1mPa.s ，流动性（s）19.57，2h后析水率15.00%，24h后结石率75.00%。
实施例3
湖泥净原浆比重1.15g/cm3，水泥添加量为200 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量5.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度13.9mPa.s ，2h后析水率6.00%，24h后结石率85.00%。
实施例4
湖泥净原浆比重1.2g/cm3，水泥添加量为100 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的5.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度9mPa.s ，流动性（s）19.87，2h后析水率13.5%，24h后结石率82.00%。单结石体渗透性见表1。
实施例4单结石体渗透性  表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例5
湖泥净原浆比重1.2g/cm3，水泥添加量为150 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的10%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度13.1mPa.s ，2h后析水率5.5%，24h后结石率92.00%。
实施例6
湖泥净原浆比重1.2g/cm3，水泥添加量为200 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的2.5%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度12.1mPa.s ，流动性（s）21.21，2h后析水率5.4%，24h后结石率92.25%。
实施例7
湖泥净原浆比重1.3g/cm3，水泥添加量为100 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的2.5%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度12.1mPa.s ，2h后析水率2.00%，24h后结石率98.00%。
实施例8
湖泥净原浆比重1.3g/cm3，水泥添加量为150 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的5.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度12.9mPa.s ，2h后析水率1.60%，24h后结石率99.00%,7d渗透系数4.09E-06cm/s，14d渗透系数7.56E-06cm/s，28d渗透系数2.67E-06cm/s。
实施例9
湖泥净原浆比重1.3g/cm3，水泥添加量为200 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的10.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度26.2mPa.s ，流动性（s）60.96，2h后析水率0.00%，24h后结石率99.70%，7d渗透系数2.57E-05cm/s，14d渗透系数9.36E-06cm/s，28d渗透系数2.50E-05cm/s。
实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9的浆液配比汇总见表2。
表2
注:1、水泥用42.5号普通硅酸盐水泥，或用32.5号复合硅酸盐水泥亦可（效果也可达到要求，略）；
       2、水玻璃浓度为38~42波美度。
   3、余为湖泥精原浆；
湖泥精原浆是用湖底淤泥（湖泥）制成的。湖底淤泥材料的主要成分为：SiO2:65%~80%,Al2O3:10%~16%,有机质含量0.5%~15%。
颗粒组成为：小于0.075mm的颗粒含量不低于80%；含沙量不大于10%；塑限指标：塑性指数13~19；
其中1、4、6、9号是用江西城门山铜矿附近的赛湖底淤泥（湖泥）制成的精原浆。该湖泥颗粒较小，具有良好的加工特性。技术指标在上述范围内,含沙量6.7%，塑性指数18.5，塑限23.7，液限42.2。
用其他湖的湖底淤泥制成精原浆，效果也可达到要求。
二、实施例10、11、12、13、14、15、16：
实施例10、11、12、13、14、15、16浆液配比汇总见表3。
表3 
Figure DEST_PATH_IMAGE003
注:1、实施例10、12、14水泥用42.5号普通硅酸盐水泥，实施例11、13、15用32.5号复合硅酸盐水泥；
    2、水玻璃浓度为30~46波美度。
3、湖底淤泥用江西城门山铜矿附近的赛湖底淤泥（湖泥）；或用其他湖的湖底淤泥均可，效果均可达到要求。
4、实施例制备方法同上述。实施例均效果均能很好的满足矿山帷幕注浆工程防渗堵水的要求。
具体参数如下：
实施例10
湖泥净原浆比重1.05g/cm3，水泥添加量为300 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的2.5.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度20.2mPa.s ，2h后析水率5.00%，24h后结石率94.70%.
实施例11
湖泥净原浆比重1.1g/cm3，水泥添加量为250 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的3.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度21.2mPa.s ，2h后析水率4.98%，24h后结石率94.50%。
实施例12
湖泥净原浆比重1.15g/cm3，水泥添加量为200 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的4.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度22.3mPa.s ，2h后析水率4.60%，24h后结石率94.20%。
实施例13
湖泥净原浆比重1.2g/cm3，水泥添加量为200 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的6.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度23.4mPa.s ，2h后析水率4.00%，24h后结石率95.0%.
实施例14
湖泥净原浆比重1.3g/cm3，水泥添加量为150 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的8.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度24.2mPa.s ，2h后析水率3.70%，24h后结石率96.00%。
实施例15
湖泥净原浆比重1.4g/cm3，水泥添加量为100 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的9.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度24.7mPa.s ，2h后析水率3.00%，24h后结石率96.70%。
实施例16
湖泥净原浆比重1.5g/cm3，水泥添加量为50 Kg/m3，水玻璃添加量为水泥重量的10.00%。制备方法同上述。浆液性能为：塑性粘度25.2mPa.s ，2h后析水率2.00%，24h后结石率97.30%。 

Claims (8)

1.一种矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于包括以下的配比：水泥50~300Kg/m3，水玻璃为水泥重量的2.5~10%，余为湖泥净原浆，湖泥净原浆的比重为1.05~1.5g/cm3。
2.根据权利要求1所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于所述的水泥为42.5号普通硅酸盐水泥或32.5号复合硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于所述的水玻璃波美度为30~46。
4.根据权利要求1所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于包括以下的配比：水泥100~200Kg/m3，湖泥净原浆的比重为1.15~1.3g/cm3，所述的水玻璃波美度为38~42。
5.根据权利要求1所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于所述的湖泥材料主要成分为：SiO2:65%~80%,Al2O3:10%~16%,有机质含量0.5~15%。
6.根据权利要求1所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于所述的湖泥的技术参数为：颗粒组成：小于0.075mm的颗粒含量不低于80%；含沙量不大于10%；塑限指标：塑性指数13~18。
7.根据权利要求6所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液，其特征在于所述的湖泥采用江西城门山铜矿附近的赛湖底淤泥。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的矿山堵水帷幕湖泥混合浆液的制备方法，其特征在于经过以下步骤：
1）、将湖泥进行初步晾晒和石块分离；
2）、用湖泥粉碎机将大块湖泥粉碎成小块湖泥；
3）、通过制浆机将湖泥制成湖泥原浆；
4）、湖泥原浆存储在粗浆池中；
5）、湖泥原浆通过净化器再次出去细沙等杂质，得湖泥净原浆；
6）、经除砂后的浆液存放在***池中；
7）、混合浆液制备:将湖泥净原浆与水泥、水玻璃按配比混合搅拌即制得注浆混合浆液。
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