CN101234880A - 一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂及其制备方法 - Google Patents

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张法智
王伟
王燕
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Abstract

本发明公开了一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂及其制备方法，涉及一种岩体表面密封剂。本密封剂的组分包括水泥、粘土、石膏、水玻璃，所占的重量百分比为：水泥50％～70％；粘土15％～35％；石膏10％～25％；水玻璃0.5％～10％。本发明可降低岩体渗透系数一个数量级以上，可以大幅度提高工程的抗渗性；如果用于隧道等工程，可以达到降低成本、缩短工期等目的；用于煤巷表面喷涂，可以大幅度提高瓦斯抽取率，具有防治瓦斯突出和瓦斯爆炸、改善能源结构等功效。

Description

一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种岩体表面密封剂，尤其涉及一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂及其制备方法。
背景技术
在隧道、矿山的巷道开挖中，应力重新分布，岩体表面产生大量裂隙，再加上岩体本身存在的裂隙，使得岩体渗透系数增高，容易产生涌水等事故。在煤巷的开挖中，表面产生的大量裂隙则使空气大量混入，使瓦斯的抽采率降低。
目前，最常用的办法是喷射水泥砂浆来填充裂隙。然而，水泥砂浆具有凝固时间较长等缺点；而且，水泥砂浆固化后，表面会形成细小的裂纹，仍然可以是水、气等运移的通道。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂及其制备方法；该密封剂能填充岩体中的裂隙，并在岩体表面形成一层致密的薄膜，而且延性和耐久性很好。
本发明的目的是这样实现的：
1、提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂(简称密封剂)的组分
本密封剂的组分包括水泥、粘土、石膏、水玻璃溶液，所占的重量百分比为：
水泥50％～70％；
粘土15％～35％；
石膏10％～25％；
水玻璃溶液0.5％～10％。
验证：
*各组分的下限之和75.5％小于100％，各组分的上限之和140％大于100％；
*每一组分的下限加上其它组分的上限之和大于100％；
*每一组分的上限加上其它组分的下限之和小于100％。
2、提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂的制备方法(简称制备方法)
如图1，本制备方法包括下列步骤：
(1)将水泥、粘土、石膏按比例称重配备；
(2)混合均匀成灰；
(3)加入水，配制成水灰重量比为0.4～0.5的泥浆；
(4)加入水玻璃溶液；
(5)搅拌均匀得到岩体表面密封剂。
3、本发明的工作原理
将密封剂喷涂在岩体表面上，从而填充到岩体中的裂隙。密封剂固化后，再喷涂一层水玻璃溶液；水玻璃溶液固化后，会形成一层致密的薄膜。二者结合起来，会大幅度降低岩体的渗透系数，阻滞水、气的运移，达到提高工程抗渗性的目的。
具体地说：
密封剂汇集了各组分的优点：利用了粘土和石膏的填充作用，可以填充岩体中的大的裂隙；水泥起到增强粘接力的作用，同时水泥固化后也填充了岩体中大的裂隙；通过添加水玻璃溶液，可以调节密封剂的固化时间。
将密封剂喷涂在岩体表面24小时后，密封剂初步固化；然后，在固化后的密封剂表面，喷涂一层水玻璃溶液；水玻璃跟空气中的CO2反应后，固化形成一层致密的薄膜。
岩体裂隙的填充，使得水和空气无法从大的裂隙混入；水玻璃固化后形成的薄膜，可以进一步阻滞水和空气从岩体表面细小的裂隙混入，从而达到了岩体表面密封的目的。
本发明具有以下优点和积极效果：
①在密封剂配制过程中，可以通过调整水玻璃的加入量，调整密封剂的固化时间；
②通过密封剂固化后再喷涂水玻璃溶液，可以形成致密的薄膜，堵塞密封剂固化后可能产生的微小裂纹；
③原理直观、操作简单、效率高，效果好；
④喷涂的部分场地，如果出现涂层被破坏等情况，可以在表面加涂一层水玻璃溶液，可补救性好。
总之，本发明可降低岩体渗透系数一个数量级以上，可以大幅度提高工程的抗渗性。如果用于隧道等工程，可以达到降低成本、缩短工期等目的；如果用于煤巷表面喷涂，可以大幅度提高瓦斯抽取率，具有防治瓦斯突出和瓦斯爆炸、改善能源结构等功效。
附图说明
图1是本制备方法流程图；
图2是本施工方法流程图。
具体实施方式
下面结合附和实施例详细说明：
1、各组分
*水泥为标号325或者425的普通硅酸盐水泥。
*石膏为建筑石膏。具体地说，石膏是将天然H水石膏等原料在107～170℃的温度下煅烧成熟石膏，再经磨细而成的白色粉状物，其主要成分为b型半水石膏。
*粘土为蒙脱石含量为60～88％，PH值8.9～10，粒度≥200目的钠基膨润土。
*水玻璃溶液为模数在3.0以上，波美度为37～41的钠水玻璃或者钾水玻璃。
2、施工方法
如图2，本施工方法包括下列步骤：
①喷水清洗岩体表面的灰尘
将岩体表面用喷浆泵喷水的方法冲洗干净，以清除表面的灰尘；
②岩体表面水分蒸干
③喷涂密封剂
先将密封剂放入大桶内，再将喷浆泵放置到密封剂中，喷浆泵的喷嘴采用压扁的铁管。开启喷浆泵，将密封剂均匀的喷涂在岩体表面上。对于巷道中的钢拱架后面等难以喷涂到的部位，可将喷头伸至拱架后面进行喷涂；对于严重破碎的区域，可加大喷涂量。
④等24小时，使得密封剂固化
⑤在固化后的密封剂表层，喷涂水玻璃溶液
用量占普通硅酸盐水泥重量的20％～100％。
喷涂水玻璃时应该注意，采用能喷成雾状的喷头，喷涂要均匀，岩体的各表面，包括顶板，都要喷涂。

Claims (6)

1、一种提高工程抗渗性能的岩体表面密封剂，其特征在于：
本密封剂的组分包括水泥、粘土、石膏、水玻璃溶液，所占的重量百分比为：
水泥50％～70％；
粘土15％～35％；
石膏10％～25％；
水玻璃溶液0.5％～10％。
2、按权利要求1所述的岩体表面密封剂，其特征在于：
水泥为标号325或者425的普通硅酸盐水泥。
3、按权利要求1所述的岩体表面密封剂，其特征在于：
石膏为建筑石膏。
4、按权利要求1所述的岩体表面密封剂，其特征在于：
粘土为蒙脱石含量为60～88％，PH值8.9～10，粒度≥200目的钠基膨润土。
5、按权利要求1所述的岩体表面密封剂，其特征在于：
水玻璃溶液为模数在3.0以上，波美度为37～41的钠水玻璃或者钾水玻璃。
6、按权利要求1所述的岩体表面密封剂的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)将普通硅酸盐水泥、粘土、石膏按比例称重配备；
(2)混合均匀成灰；
(3)加入水，配制成水灰重量比为0.4～0.5的泥浆；
(4)加入水玻璃溶液，并搅拌均匀；
(5)得到岩体表面密封剂。
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