CN116003024B - 一种高强度离层注浆材料及其混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度离层注浆材料及其混合装置。注浆材料原料包括珊瑚骨料、水泥、矿渣、水洗煤灰渣、水、珊瑚粉料、纤维丝、固化剂和稳定剂。混合装置包括混合箱，混合箱的内部转动安装有中空的转动轴，转动轴上安装有混合组件，混合箱下方安装有支撑架，支撑架上安装有驱动电机，转动轴下端与驱动电机输出端均安装有皮带盘，两个皮带盘上共同套接有皮带，转动轴下端开设有抽浆孔，转动轴上端转动安装有抽浆管，抽浆管下端通过抽浆孔与混合箱内部相连通。本发明使用多孔材料和纤维丝，提升凝固后的强度和稳定性；使用专用混合装置提高混合效果，进一步提升离层注浆材料的凝固强度。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度离层注浆材料及其混合装置。
背景技术
在建筑工程中，注浆技术为将可固化的注浆材料注入地层裂缝或孔隙中，使其固化后起到充填和固结作用，以实现堵水或加固等目的的生产技术。而在矿业开采时，随着工作面的推进，直接顶和老顶会发生不同程度的形变，相互分离产生有一定空隙的离层，为保障矿业开采的安全性，需对离层进行注浆作业，提高牢固度以保证直接顶不提前垮落。
现有技术中，注浆技术所使用的注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液，基于对成本、环境污染等方面的要求，目前工业化生产中主要应用颗粒性注浆材料，包括单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆等。而针对离层注浆作业，部分注浆材料对成分和制备工艺进行了调整，生产出成分无污染、流动性强、凝结时间短，方便离层注浆作业使用的离层注浆材料。
然而，使用现有离层注浆材料虽然可使直接顶和老顶在一定程度上连接固定，但依然存在凝固后强度较低、稳定性差的问题，且注浆材料制备时常存在原料之间混合不充分、浆料成分不均匀的问题，不便于注浆作业的同时进一步导致凝固后的注浆材料强度下降，使直接顶和老顶的连接不牢固，产生安全隐患。
发明内容
针对矿业开采用离层注浆材料制备过程中易混合不充分、凝固后注浆材料强度下降的技术问题，本发明提供一种高强度离层注浆材料及其混合装置，通过在原料中使用多孔材料及纤维丝，使凝固时各成分结合更紧密，提升凝固后的强度和稳定性，使直接顶和老顶紧密连接；原料包含矿业废料，实现废物利用；使用专用混合装置对各原料进行充分混合、提高混合效果，进一步提升离层注浆材料的凝固强度。
第一方面，本发明提供一种高强度离层注浆材料，原料包括主料、辅料和助剂，主料包括珊瑚骨料、水泥、矿渣、水洗煤灰渣和水，其中珊瑚骨料及水洗煤灰渣均属于多孔材料，孔隙率高，与其他材料充分混合后凝固，易使其他成分进入孔隙内部紧密结合，提升稳定性；辅料包括珊瑚粉料和纤维丝，均为小颗粒材料，充分混合后凝固可填补大颗粒间的缝隙，且纤维丝于浆料中的粘结力高，可进一步提高强度；助剂包括固化剂和稳定剂；制备方法为首先将除水之外的原料充分混合，得到混合干料，然后向混合干料中加水制浆，得到高强度离层注浆材料。
进一步的，纤维丝为玄武岩纤维丝，固化剂为环氧树脂，稳定剂为聚丙烯酸钠。
进一步的，原料的成分配比为：珊瑚骨料10-15重量份、水泥30-45重量份、矿渣15-20重量份、水洗煤灰渣8-22重量份、水40-50重量份、珊瑚粉料5-10重量份、纤维丝5-8重量份、固化剂3-5重量份、稳定剂2-6重量份。
进一步的，珊瑚骨料、水泥、矿渣的目数均为70-80目，珊瑚粉料的目数为120-150目，纤维丝为长度≤5mm。
进一步的，
制备方法包括如下步骤：
S1、对珊瑚骨料、矿渣、水洗煤灰渣、珊瑚粉料进行破碎、过筛，得到目数为70-80目的珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣，以及目数为120-150目的珊瑚粉料；对纤维丝进行切割粉碎处理，控制纤维丝的长度在5mm以下；
S2、对珊瑚骨料、水泥、矿渣、水洗煤灰渣、珊瑚粉料和纤维丝进行干混，搅拌过程中逐步添加固化剂和稳定剂，充分混合，得到混合干料，混合搅拌速度控制在40-55r/min；
S3、将原料中的水和混合干料进行搅拌混合，形成浆料。
第二方面，本发明提供一种上述高强度离层注浆材料的混合装置，包括混合箱，混合箱的内部转动安装有中空的转动轴，转动轴上呈圆周阵列固定安装有混合组件，混合组件的下端与混合箱内部下表面相接触，混合箱的下方固定安装有支撑架，支撑架上固定安装有驱动电机，转动轴的下端与驱动电机的输出端均固定安装有皮带盘，两个皮带盘上共同套接有皮带，转动轴的下端均匀开设有抽浆孔，转动轴的上端转动安装有抽浆管，抽浆管的下端通过抽浆孔与混合箱的内部相连通。
进一步的，混合箱的内部上端均匀固定安装有连杆，连杆的一端与抽浆管固定连接，抽浆管的下端固定安装平面轴承，抽浆管通过平面轴承与转动轴转动连接。
进一步的，混合组件包括固定杆，固定杆的一端与转动轴相固定连接，固定杆的下方固定安装有刮板，刮板的下端与混合箱的内部下表面相接触，刮板为倾斜结构，固定杆的上方两端均固定安装有立板，立板之间转动安装有转动杆，转动杆的外圆柱面均匀固定安装有混合杆。转动轴转动时，倾斜的刮板便于将混合箱中的物料向中心处推动。
进一步的，抽浆管的中间位置固定安装有固定锥齿轮，转动杆靠近抽浆管的一端固定安装有转动锥齿轮，转动锥齿轮与固定锥齿轮啮合，固定杆的一侧均匀固定安装有打散杆，两个立板上端之间固定安装有弧形结构的防溅板。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的高强度离层注浆材料，原料中使用珊瑚骨料和水洗煤灰渣等多孔材料，使水泥和纤维丝等小颗粒成分在凝固时易进入其孔隙内部紧密结合，同时使用纤维丝提高粘结力，显著提高凝固强度和稳定性，应用于进行离层注浆中可提升直接顶和老顶连接的紧密度。
(2)本发明提供的高强度离层注浆材料，原料中使用矿渣和水洗煤灰渣，属于矿业废料，一方面易于取得、实现废物利用；另一方面与使得注浆材料原本地质层的成分相似、更易于与直接顶和老顶紧密结合；同时材料天然，不对地层产生污染；
(3)本发明提供的高强度离层注浆材料的混合装置通过混合组件使原料进行充分混合，提升混合效果，同时设置抽浆管及配套结构，便于在制浆后，快速将浆料抽出，便于操作，方便使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1的混合装置结构示意图。
图2为实施例1的混合装置翻转后的整体结构示意图。
图3为实施例1的混合装置去掉混合箱后的结构示意图。
图4为实施例1的混合装置的混合组件与转动轴的结构示意图。
图5为实施例1的混合装置的混合组件的整体结构示意图。
图6为实施例1的混合装置的转动轴的结构示意图。
图中，1、混合箱；2、转动轴；3、混合组件；301、固定杆；302、刮板；303、立板；304、转动杆；305、混合杆；306、转动锥齿轮；307、打散杆；308、防溅板；4、支撑架；5、驱动电机；6、皮带盘；7、皮带；8、抽浆孔；9、抽浆管；10、连杆；11、平面轴承；12、固定锥齿轮。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种新型离层注浆材料的制备工艺的装置，包括混合箱1、混合箱1的内部转动安装有中空的转动轴2，转动轴2上呈圆周阵列固定安装有混合组件3，混合组件3的下端与混合箱1内部下表面相接触，混合箱1的下方固定安装有支撑架4，支撑架4上固定安装有驱动电机5，转动轴2的下端与驱动电机5的输出端均固定安装有皮带盘6，两个皮带盘6上共同套接有皮带7，转动轴2的下端均匀开设有抽浆孔8，转动轴2的上端转动安装有抽浆管9，抽浆管9的下端通过抽浆孔8与混合箱1的内部相连通，使用时，将主料中已经处理好的珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣倒入到混合箱的内部，且开启驱动电机5，使得驱动电机5带动转动轴2转动，使得混合组件3对材料进行搅拌混合，再将水泥、珊瑚粉料和纤维丝倒入到混合箱1的内部进行混合，在进行搅拌混合时，逐步将固化剂和稳定剂加入到混合箱1的内部，进行干料混合，混合完成后，将水注入到混合箱1的内部制浆，然后通过抽浆管9和抽浆孔8将制浆后的浆料进行抽出，方便操作。
为了便于对混合组件3进行驱动，混合箱1的内部上端均匀固定安装有连杆10，连杆10的一端与抽浆管9固定连接，抽浆管9的下端固定安装平面轴承11，抽浆管9通过平面轴承11与转动轴2转动连。
为了提高搅拌混合效果，混合组件3包括固定杆301，固定杆301的一端与转动轴2相固定连接，固定杆301的下方固定安装有刮板302，刮板302的下端与混合箱1的内部下表面相接触，刮板302为倾斜结构，固定杆301的上方两端均固定安装有立板303，立板303之间转动安装有转动杆304，转动杆304的外圆柱面均匀固定安装有混合杆305；抽浆管9的中间位置固定安装有固定锥齿轮12，转动杆304靠近抽浆管9的一端固定安装有转动锥齿轮306，转动锥齿轮306与固定锥齿轮12啮合，固定杆301的一侧均匀固定安装有打散杆307，两个立板303上端之间固定安装有弧形结构的防溅板308，在混合组件3随转动轴2进行转动时，使得转动锥齿轮306在固定锥齿轮12上进行转动，且转动锥齿轮306与固定锥齿轮12相啮合，进而便于使得转动锥齿轮306在固定锥齿轮12上转动，使得转动杆304转动，进而带动混合杆305转动，且转动轴2转动时，使得固定杆301带动刮板302转动，便于对混合箱1内部的物料进行翻动，并经过固定杆301的上端，在经过固定杆301的上端时，使得转动混合杆305对翻起的物料进行混合搅拌，并通过防溅板308，避免在进行混合时，导致物料飞溅，且在进行搅拌后，落在打散杆307上，通过打散杆307进行进一步的打散，提高混合效果，方便使用，并在进行出料时，由于刮板302为倾斜状态，使得物料相转动轴2方向聚集，将外部的抽料装置与抽浆管9相连接，进而便于对混合箱1内部的物料通过抽浆孔8抽入到转动轴2的内部，且通过转动轴2和抽浆管9进行抽出，方便进行出料，便于使用，方便操作。
使用时，将已经处理好的珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣倒入到混合箱1的内部，开启驱动电机5，使得驱动电机5带动转动轴2转动，使得混合组件3对材料进行搅拌混合，然后将水泥、珊瑚粉料和纤维丝倒入到混合箱1的内部，进行搅拌混合，同时逐步将固化剂和稳定剂加入到混合箱1的内部进行干料混合，混合完成后，将水注入到混合箱1的内部进行制浆，完成后通过抽浆管9和抽浆孔8将制浆后的浆料进行抽出，方便操作。
实施例2
一种高强度离层注浆材料，原料包括珊瑚骨料10重量份、水泥30重量份、矿渣15重量份、水洗煤灰渣18重量份、水40重量份、珊瑚粉料5重量份、玄武岩纤维丝5重量份、环氧树脂3重量份、聚丙烯酸钠2重量份；其中珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣的目数为70目，珊瑚粉料的目数为120目，玄武岩纤维丝的长度≤5mm；
使用实施例1的混合装置将上述原料进行干料混合和制浆，首先将珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣加入至混合箱1中，转速设定为45r/min进行搅拌，再将水泥、珊瑚粉料和纤维丝倒入到混合箱1的内部进行混合，搅拌过程中逐步添加固化剂和稳定剂，充分混合，得到混合干料；然后将水逐步添加到混合箱1中，转速保持45r/min，与混合干料一同充分搅拌混合至成分均一、不含粗大颗粒的未溶物质，制成高强度离层注浆材料。
制浆环节结束后，使用抽浆管9将混合箱1中制得的高强度离层注浆材料抽出收集或直接投入使用。
实施例3
一种高强度离层注浆材料，原料包括珊瑚骨料13重量份、水泥40重量份、矿渣18重量份、水洗煤灰渣20重量份、水30重量份、珊瑚粉料8重量份、玄武岩纤维丝7重量份、环氧树脂4重量份、聚丙烯酸钠5重量份；
其中珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣的目数为75目，珊瑚粉料的目数为130目，玄武岩纤维丝的长度≤5mm，珊瑚骨料、矿渣、水洗煤灰渣、珊瑚粉料及玄武岩纤维丝共同组成细化物料；
使用实施例1的混合装置将上述原料进行干料混合和制浆，首先将珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣加入至混合箱1中，转速设定为50r/min进行搅拌，再将水泥、珊瑚粉料和纤维丝倒入到混合箱1的内部进行混合，搅拌过程中逐步添加固化剂和稳定剂，充分混合，得到混合干料；然后将水逐步添加到混合箱1中，转速保持50r/min，与混合干料一同充分搅拌混合至成分均一、不含粗大颗粒的未溶物质，制成高强度离层注浆材料。
制浆环节结束后，使用抽浆管9将混合箱1中制得的高强度离层注浆材料抽出收集或直接投入使用。
实施例4
一种高强度离层注浆材料，原料包括珊瑚骨料15重量份、水泥45重量份、矿渣20重量份、水洗煤灰渣22重量份、水50重量份、珊瑚粉料10重量份、玄武岩纤维丝8重量份、环氧树脂5重量份、聚丙烯酸钠6重量份；
其中珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣的目数为80目，珊瑚粉料的目数为125目，玄武岩纤维丝的长度≤5mm，珊瑚骨料、矿渣、水洗煤灰渣、珊瑚粉料及玄武岩纤维丝共同组成细化物料；
使用实施例1的混合装置将上述原料进行干料混合和制浆，首先将珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣加入至混合箱1中，转速设定为55r/min进行搅拌，再将水泥、珊瑚粉料和纤维丝倒入到混合箱1的内部进行混合，搅拌过程中逐步添加固化剂和稳定剂，充分混合，得到混合干料；然后将水逐步添加到混合箱1中，转速保持55r/min，与混合干料一同充分搅拌混合至成分均一、不含粗大颗粒的未溶物质，制成高强度离层注浆材料。
制浆环节结束后，使用抽浆管9将混合箱1中制得的高强度离层注浆材料抽出收集或直接投入使用。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高强度离层注浆材料，其特征在于，原料包括主料、辅料和助剂，主料包括珊瑚骨料、水泥、矿渣、水洗煤灰渣和水；辅料包括珊瑚粉料和纤维丝；助剂包括固化剂和稳定剂；
原料的成分配比为：珊瑚骨料10-15重量份、水泥30-45重量份、矿渣15-20重量份、水洗煤灰渣8-22重量份、水40-50重量份、珊瑚粉料5-10重量份、纤维丝5-8重量份、固化剂3-5重量份、稳定剂2-6重量份；
其中，纤维丝为玄武岩纤维丝，固化剂为环氧树脂，稳定剂为聚丙烯酸钠；
珊瑚骨料、水泥、矿渣的目数均为70-80目，珊瑚粉料的目数为120-150目，纤维丝为长度≤5mm；
制备方法为首先将除水之外的原料充分混合，得到混合干料，然后向混合干料中加水制浆，得到高强度离层注浆材料；
高强度离层注浆材料的混合装置包括混合箱，混合箱的内部转动安装有中空的转动轴，转动轴上呈圆周阵列固定安装有混合组件，混合组件的下端与混合箱内部下表面相接触，混合箱的下方固定安装有支撑架，支撑架上固定安装有驱动电机，转动轴的下端与驱动电机的输出端均固定安装有皮带盘，两个皮带盘上共同套接有皮带，转动轴的下端均匀开设有抽浆孔，转动轴的上端转动安装有抽浆管，抽浆管的下端通过抽浆孔与混合箱的内部相连通；
混合组件包括固定杆，固定杆的一端与转动轴相固定连接，固定杆的下方固定安装有刮板，刮板的下端与混合箱的内部下表面相接触，刮板为倾斜结构，固定杆的上方两端均固定安装有立板，立板之间转动安装有转动杆，转动杆的外圆柱面均匀固定安装有混合杆；
混合装置中，抽浆管的中间位置固定安装有固定锥齿轮，转动杆靠近抽浆管的一端固定安装有转动锥齿轮，转动锥齿轮与固定锥齿轮啮合，固定杆的一侧均匀固定安装有打散杆，两个立板上端之间固定安装有弧形结构的防溅板。
2.如权利要求1所述的高强度离层注浆材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
S1、对珊瑚骨料、矿渣、水洗煤灰渣、珊瑚粉料进行破碎、过筛，得到目数为70-80目的珊瑚骨料、矿渣和水洗煤灰渣，以及目数为120-150目的珊瑚粉料；对纤维丝进行切割粉碎处理，控制纤维丝的长度在5mm以下；
S2、对珊瑚骨料、矿渣、水洗煤灰渣、水泥、珊瑚粉料和纤维丝进行干混，搅拌过程中逐步添加固化剂和稳定剂，充分混合，得到混合干料，混合搅拌速度控制在40-55rpm；
S3、将原料中的水和混合干料进行搅拌混合，形成浆料。
3.如权利要求1所述的高强度离层注浆材料，其特征在于，混合箱的内部上端均匀固定安装有连杆，连杆的一端与抽浆管固定连接，抽浆管的下端固定安装平面轴承，抽浆管通过平面轴承与转动轴转动连接。
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