一種改性黏土雙液漿及其制漿注漿工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明所述改性黏土雙液漿由改性黏土漿液加入輔助劑混合形成；所述輔助劑為波美度為39°～42°水玻璃；所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成：水泥：1，黏土：1，水：2；所述水玻璃加入量為所述改性黏土漿液體積的10％～40％；或：水泥：1，黏土：1，水：1.6；所述水泥加入量為所述改性黏土漿液體積的10％～30％。本發(fā)明還提供一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改性黏土雙液漿及其制漿注漿工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于礦山防治水和地基加固補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域，特別是礦山帷幕注漿堵水工程；具 體涉及一種應(yīng)用于注漿工程的改性黏土雙液漿及其制漿注漿工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 礦山地面帷幕注漿工程是我國(guó)礦山防治水的新技術(shù)，目前已經(jīng)在我國(guó)多個(gè)礦山成 功運(yùn)用，有效的解決了礦山水害問(wèn)題。礦山地面帷幕注漿工程通過(guò)高壓將漿液注入含水層 的導(dǎo)水裂隙之中，達(dá)到降低含水層的滲透性、減少礦坑排水量的目的。所以漿液材料的適用 性是礦山地面帷幕注漿工程實(shí)施效果的重要保證。
[0003] 目前應(yīng)用比較廣泛的注衆(zhòng)材料有水泥 黏土衆(zhòng)、水泥 粉煤灰楽·、水泥 尾砂漿、水泥一一水玻璃雙液漿和化學(xué)漿。工程應(yīng)用中，水泥一一黏土漿、水泥一一粉煤灰 衆(zhòng)、水泥 尾砂衆(zhòng)一般米用單系統(tǒng)注衆(zhòng)工藝，其中水泥 黏土楽原料取材最易，價(jià)格最 低廉，應(yīng)用范圍較廣泛，但注漿時(shí)漿液初凝時(shí)間一般超過(guò)8小時(shí)。在流動(dòng)水狀態(tài)下，漿液極 易被地下水稀釋沖散，隨水流流失，導(dǎo)致漿液在過(guò)水通道中留置量少，難以短時(shí)間內(nèi)形成有 效阻水屏障，造成注漿材料的浪費(fèi)。水泥一一尾砂漿一般利用礦山選礦尾砂，漿液成本較 低，但由于尾砂的顆粒比較粗，難以進(jìn)入細(xì)小裂隙，同時(shí)注漿過(guò)程中容易離析，漿液的輸送 性和可注性能降低，且有些尾砂含有選礦藥劑殘留，所以工程應(yīng)用也受到限制。水泥一一粉 煤灰漿較前兩種漿液取材范圍小，性能介于水泥一一黏土漿與水泥一一尾砂漿之間，初凝 時(shí)間比較長(zhǎng)，動(dòng)水條件下適應(yīng)性比較差。
[0004] 化學(xué)漿液主要采用雙系統(tǒng)注漿工藝，但材料昂貴且具有一定的毒性，應(yīng)用范圍較 小。水泥一一水玻璃雙液漿也采用雙系統(tǒng)注漿工藝，注漿過(guò)程中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整漿液 配比，控制漿液的初凝時(shí)間，進(jìn)行控制性注漿，是目前動(dòng)水注漿的主要材料；但水泥--水 玻璃雙液漿成本相對(duì)較高，且漿液配制比較敏感，注漿過(guò)程中容易在局部早凝成團(tuán)，在孔內(nèi) "搭橋"，漿液無(wú)法有效進(jìn)入注漿段；當(dāng)漿液進(jìn)入注漿段后也容易在裂隙口處形成小范圍封 堵，漿液難以擴(kuò)散，達(dá)不到設(shè)計(jì)的擴(kuò)散范圍，給帷幕注漿工程留下質(zhì)量隱患。
[0005] 因此，尋求一種既廉價(jià)又能在動(dòng)水條件下實(shí)現(xiàn)控制性注漿的新型漿材，并推廣應(yīng) 用到注漿防治水工程各個(gè)領(lǐng)域，是對(duì)帷幕注漿技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種可注性好、能有效控制漿液擴(kuò)散范圍且 可實(shí)現(xiàn)動(dòng)水條件下控制性注漿的改性黏土雙液漿。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的一種改性黏土雙液漿，由改性黏土漿液加 入波美度為39°?42°水玻璃制成；
[0008] 所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成：
[0009] 水泥：1
[0010] 黏土 ：1
[0011] 水：2
[0012] 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?40% ;
[0013] 或，所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成：
[0014] 水泥：1
[0015] 黏土 ：1
[0016] 水：1.6
[0017] 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?30%。
[0018] 進(jìn)一步地，所述水泥為普通硅酸鹽散裝P. 032. 5水泥；所述黏土的粒徑小于2mm， 且其中至少占總質(zhì)量的50%的黏土粒徑在0. 002?0. 075mm范圍內(nèi)。
[0019] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種改性黏土雙液漿，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)水條件下的控制性注 漿，減少注漿過(guò)程中的跑漿現(xiàn)象和無(wú)效擴(kuò)散現(xiàn)象，節(jié)約注漿材料，提高注漿效率。另外，本發(fā) 明所選用的制漿材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，大大減少工程投入，適合在注漿工程領(lǐng)域廣泛推 廣應(yīng)用。
[0020] 本發(fā)明還提供一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，首先對(duì)待施工的注漿段進(jìn)行 壓水試驗(yàn)，檢測(cè)該注漿段的呂榮值；
[0021] 當(dāng)注漿段的呂榮值在60?IOOLu時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行；
[0022] a)將水泥、黏土和水按1: 1:1. 6的重量比混合并攪拌制成改性黏土漿液，并摻入 體積占所述改性黏土漿液體積30%的水玻璃制成改性黏土雙液漿，注入注漿孔；
[0023] b)當(dāng)注衆(zhòng)壓力達(dá)到靜水壓力的L 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 40L/min 時(shí)，調(diào)整水玻璃摻入的體積為改性黏土漿液體積的25%，并繼續(xù)注入注漿孔；
[0024] c)當(dāng)注漿壓力再次達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 40L/ min時(shí)，將水玻璃摻入量繼續(xù)調(diào)低并繼續(xù)注入注漿孔，重復(fù)該步驟直至水玻璃摻入的體積為 改性黏土漿液體積的10 %?15 %為止；
[0025] 當(dāng)注漿段的呂榮值在20?60Lu時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行：
[0026] a)將水泥、黏土和水按1:1:2的重量比混合并攪拌制成改性黏土漿液，并摻入體 積占所述改性黏土漿液體積40%的水玻璃制成改性黏土雙液漿，注入注漿孔；
[0027] b)當(dāng)注漿壓力達(dá)到靜水壓力的L 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 30L/ min時(shí)，調(diào)整改性粘土漿液和水玻璃的加入量使水玻璃摻入的體積為改性黏土漿液體積的 30 %，并繼續(xù)注入注漿孔；
[0028] c)當(dāng)注漿壓力再次達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 30L/ min時(shí)，將水玻璃摻入量繼續(xù)調(diào)低并繼續(xù)注入注漿孔，重復(fù)該步驟直至水玻璃摻入量為改性 黏土漿液體積的10 %為止。
[0029] 進(jìn)一步地，所述水玻璃的波美度為39°?42° ;所述水泥為普通硅酸鹽散 裝P. 032. 5水泥；所述黏土的粒徑小于2mm，且其中至少占總質(zhì)量的50%的黏土粒徑在 0· 002 ?0· 075mm 范圍內(nèi)。
[0030] 進(jìn)一步地，所述改性黏土漿液與水玻璃在混合前由相互獨(dú)立的兩個(gè)注漿系統(tǒng)輸 送。采用雙注漿系統(tǒng)獨(dú)立控制改性黏土漿液和水玻璃，可以精確控制漿液配比，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) 距離漿液輸送不堵管不堵孔。
[0031] 進(jìn)一步地，所述改性黏土漿液和水玻璃通過(guò)混合器混合，且水玻璃注漿系統(tǒng)與混 合器之間設(shè)有一止?jié){閥。改性黏土漿液與水玻璃在混合器充分混合后注入注漿孔段，可以 保證改性黏土雙液漿的質(zhì)量。在水玻璃與混合器連接處設(shè)置止?jié){閥，一方面防止停止注漿 后漿液回流造成堵管；另一方面可隨時(shí)調(diào)整漿液配比，進(jìn)行漿液轉(zhuǎn)換。
[0032] 進(jìn)一步地，所述止?jié){閥在水玻璃摻入量調(diào)整時(shí)閉合。
[0033] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)當(dāng)注漿段呂榮值在20?IOOLu時(shí)，可以利用漿液的精確控制性?xún)?yōu)點(diǎn)，達(dá)到明顯減少注漿 過(guò)程中的跑漿現(xiàn)象和無(wú)效擴(kuò)散現(xiàn)象，節(jié)約注漿材料，提高注漿效率；（2)改性黏土雙液漿是 采用雙注漿系統(tǒng)，獨(dú)立控制改性黏土漿和水玻璃，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離漿液輸送不堵管不堵孔； (3)改性黏土雙液漿注漿過(guò)程中可以有效的防止因傳統(tǒng)水泥水玻璃雙液漿注漿過(guò)程中的堵 孔現(xiàn)象；(4)配制漿液的材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，減少工程投入，可在注漿工程領(lǐng)域廣泛 推廣應(yīng)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中：
[0035] 圖1是本發(fā)明的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí) 施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0037] 本發(fā)明提供了一種改性黏土雙液漿，由改性黏土漿液加入波美度為39°?42° 水玻璃制成；
[0038] 所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成：
[0039] 水泥：1
[0040] 黏土 ： 1
[0041] 水：2
[0042] 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?40% ;
[0043] 或，所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成：
[0044] 水泥：1
[0045] 黏土 ：1
[0046] 水：1.6
[0047] 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?30%。
[0048] 為節(jié)約成本，改性黏土漿液材料主要選自工程周邊地區(qū)，黏土選自山地黏土，水泥 選用普通硅酸鹽散裝P. 032. 5水泥。
[0049] 請(qǐng)參閱表1-表3,以下結(jié)合表1、表2和表3說(shuō)明所述黏土的性能指標(biāo)。
[0050] 表1黏土物理性質(zhì)指標(biāo)表

【權(quán)利要求】
1. 一種改性黏土雙液漿，其特征在于：所述改性黏土雙液漿由改性黏土漿液加入波美 度為39°?42°水玻璃制成； 所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成： 水泥：1 黏土 ：1 水：2 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?40% ; 或，所述改性黏土漿液由以下重量份數(shù)的各組分組成： 水泥：1 黏土 ：1 水：1. 6 所述加入的水玻璃的體積為所述改性黏土漿液體積的10%?30%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性黏土雙液漿，其特征在于：所述水泥為普通硅酸鹽 散裝P. 032. 5水泥；所述黏土的粒徑小于2mm，且其中至少占總質(zhì)量的50%的黏土粒徑在 0? 002 ?0? 075mm 范圍內(nèi)。
3. -種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，首先對(duì)待施工的注漿段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢測(cè) 該注漿段的呂榮值； 當(dāng)注漿段的呂榮值在60?lOOLu時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行； a) 將水泥、黏土和水按1:1:1. 6的重量比混合并攪拌制成改性黏土漿液，并摻入體積 占所述改性黏土漿液體積30%的水玻璃制成改性黏土雙液漿，注入注漿孔； b) 當(dāng)注漿壓力達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 40L/min時(shí)， 調(diào)整水玻璃摻入的體積為改性黏土漿液體積的25%，并繼續(xù)注入注漿孔； c) 當(dāng)注衆(zhòng)壓力再次達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 40L/min 時(shí)，將水玻璃摻入量繼續(xù)調(diào)低并繼續(xù)注入注漿孔，重復(fù)該步驟直至水玻璃摻入的體積為改 性黏土漿液體積的10 %?15 %為止； 當(dāng)注漿段的呂榮值在20?60Lu時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行： a) 將水泥、黏土和水按1:1:2的重量比混合并攪拌制成改性黏土漿液，并摻入體積占 所述改性黏土漿液體積40%的水玻璃制成改性黏土雙液漿，注入注漿孔； b) 當(dāng)注漿壓力達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 30L/min時(shí)， 調(diào)整改性粘土漿液和水玻璃的加入量使水玻璃摻入的體積為改性黏土漿液體積的30%，并 繼續(xù)注入注漿孔； c) 當(dāng)注漿壓力再次達(dá)到靜水壓力的1. 5?2. 5倍且連續(xù)20min穩(wěn)定注入率< 30L/min 時(shí)，將水玻璃摻入量繼續(xù)調(diào)低并繼續(xù)注入注漿孔，重復(fù)該步驟直至水玻璃摻入量為改性黏 土衆(zhòng)液體積的10 %為止。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，其特征在于：所述水 玻璃的波美度為39°?42° ;所述水泥為普通硅酸鹽散裝P. 032. 5水泥；所述黏土的粒徑 小于2mm，且其中至少占總質(zhì)量的50%的黏土粒徑在0? 002?0? 075mm范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，其特征在于：所述改 性黏土漿液與水玻璃在混合前由相互獨(dú)立的兩個(gè)注漿系統(tǒng)輸送。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，其特征在于：所述改 性黏土漿液和水玻璃通過(guò)混合器混合，且水玻璃注漿系統(tǒng)與混合器之間設(shè)有一止?jié){閥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改性黏土雙液漿的制漿注漿工藝，其特征在于：所述止 漿閥在水玻璃摻入量調(diào)整時(shí)閉合。
【文檔編號(hào)】C04B28/26GK104446240SQ201410637015
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】姚曙, 蔡江松, 歐陽(yáng)仕元, 王軍, 趙恰, 曹文生, 楊柱, 林以齊, 黃俊銘, 崔國(guó)偉, 周俊博 申請(qǐng)人:深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦, 長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司