CN105777021B - 煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料及制备方法 - Google Patents

煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤矿深孔注浆材料技术领域，具体公开了一种适合综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料及其制备方法。该注浆材料配比为：普通硅酸盐超细水泥100份，复合早强剂1.5～2.5份，减水剂0.5～1.5份，悬浮剂0.5～1.0份，水灰比为0.6～0.8:1。制备方法如下：将各组分重量配比称取置于混料设备中，混合20～30min；取混合料，按水灰质量比0.6～0.8：1加入水，搅拌5～10min，得注浆材料。该注浆材料具有可注性强，流动性好，渗透性能优良等特点，8h后强度快速增长，1d净浆单轴抗压强度可达20MPa以上，非常适宜在综采工作面超前支承压力区实施注浆，现场应用表明该材料具有良好的推广性。

Description

煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料及制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿深孔注浆材料技术领域，特别是涉及一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料及其制备方法。
背景技术
综采工作面超前支承压力导致煤体和顶板破碎，是造成煤壁片帮和冒顶的重要原因，但同时在工作面超前支承压力作用下，煤岩层裂隙增加、贯通性提高，可注性增加。在超前支承压力区对煤体深孔注浆是一种解决工作面煤壁片帮问题的有效手段。因此，在超前支承压力区实施注浆，不但可提高注浆量，获得良好的注浆效果，同时可快速提高破碎煤岩体强度，有效防治综采工作面，尤其是大采高工作面煤壁片帮和冒顶事故。在该区域实施注浆不仅要求材料具备较好的流动性和渗透性，同时凝结时间不能过短，以满足深孔注浆的施工需要，另外要求材料具备早强特性，在8~24h内达到足够强度，以满足工作面快速推进的需要。
目前工程普遍使用普通水泥和高分子材料，普通水泥注浆材料虽然材料来源丰富、价格低廉、耐久性较高，但其存在颗粒粒径大、强度增长缓慢、可注性差、早期强度低等缺点；高分子注浆材料虽然具有渗透性强，凝结较快等优点，但其存在价格昂贵、有毒且易燃等缺点。基于此本发明人结合工作面超前支承压力规律和工作面推进速度，提供了一种深孔注浆材料，该材料具有早期强度高，流动性能好、渗透性强等诸多优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对综采工作面超前支承压力区注浆工程特点，研发一种深孔注浆的材料，该材料具有早期强度高、可注性强、扩散范围大、价格较低等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料，所述的注浆材料包括下述重量份数的原料：超细水泥100份，早强剂1.5～2.5份，减水剂0.5～1.5份，悬浮剂0.5～1.0份，所述的注浆材料采用的水灰质量比为0.6～0.8：1。
所述的超细水泥（普通硅酸盐）比面积达到600m2/kg。
所述的早强剂为硫酸钠、硫酸钾或亚硝酸钠中的一种或者几种。
所述的减水剂为萘系高效减水剂、密胺高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂。
所述的悬浮剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶或膨润土。
所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法，步骤如下：
（1）将超细水泥、早强剂、减水剂和悬浮剂按各组分重量配比称取置于混料设备中，混合20～30min；
（2）取上述混合料，按水灰质量比为0.6～0.8：1加入水，于搅拌机中搅拌5～10min，即得该注浆材料。
所述步骤（2）得到的注浆材料初凝时间大于45min，终凝时间大于4h，3d龄期单轴抗压强度大于25MPa。
本发明的有益效果为：采用超细水泥作为主料并添加一定量减水剂提高了该注浆材料的可注性与流动性，提高了深孔注浆时对于微裂隙的渗透能力，增大了浆液扩散范围；在材料中加入一定量早强剂可提高材料的早期强度，充分适应了高产高效矿井工作面快速推进的需要；在材料中加入一定量的悬浮剂，可保证浆液在扩散过程中保持均一、稳定，不会出现颗粒沉降和泌水离析；该材料为单液材料简化了制备与注浆工艺；该注浆材料相对于高分子材料来讲价格低廉。
附图说明
图1为本发明的深孔注浆材料的制备步骤示意图。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法如下：
取超细水泥100kg，早强剂2kg，减水剂1kg，悬浮剂0.5kg，置于混合设备中混合30min，充分混匀；取50kg的上述混合料置于搅拌机中，按0.6：1的水灰比加入30kg的水，搅拌5～10min，即可制得该注浆材料；将混合好的浆液置于成型模具中，将成型材料置于标准混凝土养护箱中养护。
实施例2
本实施例的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法如下：
取超细水泥100kg，早强剂2kg，减水剂0.5k g，悬浮剂1.0kg，置于混合设备中混合30min，充分混匀；取50kg的上述混合料置于搅拌机中，按0.8：1的水灰比加入40kg的水，搅拌5～10min，即可制得该注浆材料；将混合好的浆液置于成型模具中，将成型材料置于标准混凝土养护箱中养护。
实施例3
本实施例的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法，步骤如下：
（1）将超细水泥100kg、早强剂（硫酸钠）1.5kg、减水剂（萘系高效减水剂）0.5kg和悬浮剂（羧甲基纤维素钠）0.5kg按配比置于混料设备中，混合20min；
（2）取50 kg的上述混合料，按水灰质量比为0.6：1加入30kg水，在搅拌机中充分搅拌制得矿用早强深孔注浆材料，该矿用早强深孔注浆材料初凝时间大于45min，终凝时间大于4h，3d龄期单轴抗压强度大于20MPa。
实施例4
本实施例的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法，步骤如下：
（1）将超细水泥（普通硅酸盐）100kg、早强剂（硫酸钾）2.5 kg、减水剂（萘系高效减水剂）1.5kg和悬浮剂（黄原胶）1.0kg按配比置于混料设备中，混合30min；
（2）取50kg的上述混合料，按水灰质量比为0.8：1加入40kg的水，在搅拌机中充分搅拌制得矿用早强深孔注浆材料，该矿用早强深孔注浆材料初凝时间大于45min，终凝时间大于4h，3d龄期单轴抗压强度大于20MPa。
实施例5
本实施例的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法，步骤如下：
（1）将超细水泥100kg、早强剂（硫酸钠和亚硝酸钠）2 kg、减水剂（聚羧酸系高效减水剂）1kg和悬浮剂（膨润土）0.8kg按配比置于混料设备中，混合25min；
（2）取50 kg的上述混合料，按水灰质量比为0.7：1加入35kg水，在搅拌机中充分搅拌制得矿用早强深孔注浆材料，该矿用早强深孔注浆材料初凝时间大于45min，终凝时间大于4h，3d龄期单轴抗压强度大于20MPa。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料，其特征在于，该深孔注浆材料由超细水泥与早强剂、减水剂、悬浮剂组成，所述深孔注浆材料按重量计各成分组成为：超细水泥100份，早强剂2～2.5份，减水剂1～1.5份，悬浮剂0.8～1.0份；采用的水灰质量比为0.6～0.8：1；所述超细水泥比表面积达到600m 2 /kg；
所述煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料的制备方法步骤如下：
（1）将超细水泥、早强剂、减水剂和悬浮剂按各组分重量配比称取置于混料设备中，混合搅拌20～30min；
（2）取上述混合料，按水灰质量比为0.6～0.8：1加入水，于搅拌机中搅拌5～10min，得该深孔注浆材料，该注浆材料初凝时间大于45min，终凝时间大于4h，3d龄期单轴抗压强度大于25MPa。
2.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料，其特征在于，所述早强剂为硫酸钠、硫酸钾或亚硝酸钠中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料，其特征在于，所述减水剂为萘系高效减水剂、密胺高效减水剂或聚羧酸系高效减水剂。
4.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆材料，其特征在于，所述悬浮剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶或膨润土。
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