CN104030659B - 一种利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料及其制备方法，包括：A组分和B组分两部分、或A组分、B组分和C组分三部分或B组分和D组分两部分。A组分为普通粘土和纯粘土矿物，B组分为浓缩的矿井涌水和生石灰，C组分为普通硅酸盐水泥和水玻璃，D组分为普通硅酸盐水泥。将A组分材料、或A组分和C组分材料、或D组分材料与B组分在工艺条件下混合制备防水注浆材料，将矿井涌水废物利用，减少了排水费用和环境污染；避免或降低了化学添加剂使用量，有效控制了浆液成本，提高了注浆的效率，提高了强度和防渗效果；注入地层后对地下环境污染小。

Description

一种利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及矿井水文地质领域，尤其涉及利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料的方法。

背景技术

我国华北地区煤矿开采普遍受到煤层底板的承压含水层突水威胁，通常需要在采煤工作面开采前对煤层底板地层进行注浆防渗、防突改造。常规注浆的材料多选用水泥、粘土或两者混合为主的浆液。其中，为进一步提高粘土浆液注入后的强度和防渗效果，常在粘土为主的浆液中加入化学改性剂来提高相关性能。然而，加入化学改性剂必然使得注浆材料的综合造价显著提高，且存在对注入地层的污染的可能；当底板天然防水条件更差时，会在粘土注浆材料中加入水泥或采用水泥单浆液，而为进一步提高水泥浆液或粘土水泥浆液的凝结速度和早期强度会在浆液中加入化学改性剂来提高相关性能。同样，加入水泥和化学改性剂必然使得注浆材料的综合造价显著提高，且存在对注入地层的污染的可能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

根据本发明的一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料：

包括A组分和B组分两部分：

A组分：普通粘土和纯粘土矿物        0.8～1.2；

B组分：浓缩的矿井涌水和生石灰     1；

所述A组分中普通粘土占A组分重量的80～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～20％；

所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90～100％，生石灰占B组分重量的0～10％。

该实施例的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤：

1)A组分的制备

a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；

b)按照重量百分比为80～100％普通粘土加入0～20％粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40％以上；

2)B组分的制备

a)选定富钙的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

b)按照重量百分比为90～100％浓缩矿井涌水添加0～10％生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到8～10；

3)防水注浆材料的制备

将A组与B组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。

上述所选定的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

根据本发明的另一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料：

包括A组分、B组分和C组分三部分：

所述A组分中普通粘土占A组分重量的85～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～15％；

所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的95～100％，生石灰占B组分重量的0～5％；

所述C组分中普通硅酸盐水泥占C组分质量的85％～95％，水玻璃占C组分质量的5％～15％。

对应该实施例利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤：

1)A组分的制备

a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；

b)按照重量百分比为85～100％普通粘土加入0～15％粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到35％以上；

2)B组分的制备

a)选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

b)按照重量百分比为95～100％浓缩矿井涌水添加0～5％生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到7.5～10；

3)防水注浆材料的制备

将A组分与B组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液；粘土浆液再加入C组分，A组分与C组分按质量比1:0.15～0.3与粘土浆液进行混合，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。

上述所选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L，且SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

根据本发明再一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料：

包括B组分和D组分两部分：

B组分：浓缩的矿井涌水    0.8～1.2；

D组分：普通硅酸盐水泥    1。

对应该实施例的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤：

1)B组分的制备

选定富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

2)防水注浆材料的制备

将B组分与D组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，注入目标地层。

上述选定的矿井涌水中SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)利用矿井涌水配制煤层底板防水注浆材料，避免或降低了化学添加剂使用量，有效控制了浆液成本；

2)将矿井涌水废物利用，减少了排水费用和环境污染；

3)利用矿井涌水改性的粘土浆液，提高了强度和防渗效果；

4)利用矿井涌水改性的水泥浆液或粘土水泥浆液缩短了凝结时间和增大了早期强度，提高了注浆的效率；

5)利用矿井涌水中的悬浮的岩粉、矸石粉、粉煤灰等提高了水泥浆液的后期强度和水稳性；

6)配制浆液的材料很大程度为天然矿物成分，注入地层后对地下环境污染小。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

第一种实施方式：

本发明所述的利用注浆材料，包括A、B两部分组成，其中A组分包括普通粘土和纯粘土矿物；B组分包括浓缩的矿井涌水和生石灰，A组与B组按质量比0.8:1～1.2：1进行混合使用。

A组分中普通粘土占A组分重量的80～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～20％。B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90～100％，生石灰占B组分重量的0～10％。

A组分制备方法是将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒，然后可加入粘土矿物(膨润土)搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40％以上。

B组分制备方法是选定富钙的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L，将选定的矿井涌水在常压下加热到50～60℃，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％，然后可添加生石灰，使得B组分的pH值达到8～10。

A组与B组分按照质量比0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。

实施例1：

A组分选用普通粘土1600g(粘粒占43％)，B组分为浓缩的矿井涌水1800g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L)在常压下加热到60℃浓缩至原重量30％制取，加入200g生石灰，调至B组分pH值为9.6。将A组分与B组分按0.8:1重量比混合搅拌均匀，在15℃条件下密封静置3天，并制作成土样通过南55型渗透仪和常规直剪仪测定土样的渗透系数和粘聚力。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

实施例2：

A组分选用普通粘土1920g，外混合480g膨润土(混合后粘粒占53％)。B组分为浓缩的矿井涌水1800g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L)在常压下加热到55℃浓缩至原重量20％制取，加入200g生石灰，调至B组分pH值为8.8。将A组分与B组分按1.2:1重量比混合搅拌均匀，在20℃条件下密封静置7天，并制作成土样通过南55型渗透仪和常规直剪仪测定土样的渗透系数和粘聚力。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

实施例3：

A组分选用普通粘土1800g，外混合200g膨润土(混合后粘粒占50％)。B组分为浓缩的矿井涌水2000g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L)在常压下加热到50℃浓缩至原重量10％制取，B组分pH值为8.3。将A组分与B组分按1:1重量比混合搅拌均匀，在25℃条件下密封静置5天，并制作成土样通过南55型渗透仪和常规直剪仪测定土样的渗透系数和粘聚力。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

对比例：

A组分选用普通粘土2000g(粘粒占43％)。B组分为去离子水2000g。将A组分与B组分按1:1重量比混合搅拌均匀，在15℃条件下密封静置7天，并制作成土样通过南55型渗透仪和常规直剪仪测定土样的渗透系数和粘聚力。

上述4个实施例的测试结果如下表1所示：

表1

按本发明的利用矿井涌水制作的粘土浆液较不富含离子的水配制的粘土浆液的强度有明显提高，渗透系数显著下降，即浆液的抗压和堵水能力提高。

运行原理：

我国华北地区底板承压含水层对上覆的煤层开采存在威胁，井下常常有突涌水点，涌出的水在灰岩地层中长时间、长路径缓慢径流，使得这些矿井涌出的水溶解了地层中的大量石膏、白云石、方解石等多种矿物。这些涌水的水很多富含钙离子等高价离子，当矿井涌水进一步浓缩后，离子含量显著提高，且不利于粘土改性的碳酸氢根离子也随着浓缩加热而显著减少。钙离子与粘土中粘粒度吸附的低价离子进行交换，钙离子置换粘土表面上的钠离子等，而矿井水为弱碱性进一步促进了该反应。离子吸附交换使得粘土电势减小，粘土颗粒向聚合的方向变化，这种微观结构的改变提高了粘土的强度。另外，钙离子与粘土矿物中的碳酸根、氢氧根发生反应，生产碳酸钙和氢氧化钙沉淀，堵塞了粘土颗粒间的导水通道，使得浆液的渗透性降低，即堵水效果增加。

第二种实施方式：

本发明所述的利用注浆材料，包括A、B、C三部分组成，其中A组分包括普通粘土和纯粘土矿物；B组分包括浓缩的矿井涌水和生石灰，C组分由普通硅酸盐水泥和水玻璃组成。A组与B组按质量比0.8:1～1.2：1首先进行混合、搅拌、静置，然后按A组与C组质量比1:0.15～0.3将三种组分再混合、搅拌后使用。

A组分中普通粘土占A组分重量的85～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～15％。B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的95～100％，生石灰占B组分重量的0～5％。C组分中普通硅酸盐水泥占C组分质量的85％～95％，水玻璃占C组分质量的5％～15％。

A组分制备方法是将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒，然后可加入粘土矿物(膨润土)搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到35％以上。

B组分制备方法是选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L，且SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L，将选定的矿井涌水在常压下加热到50～60℃，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％，然后可添加生石灰，使得B组分的pH值达到7.5～10。

C组分制备方法将普通水泥研磨成细颗粒与浓度为35～40°Be’、模数为2.8～3.4的钠质水玻璃混合搅拌。

A组与B组分按照质量比0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液，粘土浆液再加入C组分，A组分与C组按质量比1:0.15～1:0.3与粘土浆液进行混合，再进行一次搅拌后注入目标地层。

实施例：

实施例1：

A组分选用普通粘土1600g(粘粒占40％)。B组分为浓缩的矿井涌水1950g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L、SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量为1087mg/L)在常压下加热到60℃浓缩至原重量30％制取，加入50g生石灰，调至B组分pH值为9.6。C组分选用标号为42.5普通硅酸盐水泥和浓度为35°Be’、模数为2.8的钠质水玻璃，其中水泥占C组分质量的95％，水玻璃占C组分质量的5％，A组分与C组分的质量比为1:0.3。首先将A组分与B组分按0.8:1重量比混合搅拌均匀，在15℃条件下密封静置3天，然后加入C组分480g。利用试锥测定浆液试验样2h、6h、10h、14h、18h的塑性强度。浆液使用时，将混合浆液搅拌后注入目标地层。

实施例2：

A组分选用普通粘土2040g，外混合360g膨润土(混合后粘粒占50％)。B组分为浓缩的矿井涌水1900g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L、SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量为1087mg/L)在常压下加热到50℃浓缩至原重量20％制取，加入100g生石灰，调至B组分pH值为8.8。C组分选用标号为42.5普通硅酸盐水泥和浓度为40°Be’、模数为3.4的钠质水玻璃，其中水泥占C组分质量的90％，水玻璃占C组分质量的10％，A组分与C组分的质量比为1:0.2。首先将A组分与B组分按1.2:1重量比混合搅拌均匀，在20℃条件下密封静置7天，然后加入C组分480g，利用试锥测定浆液试验样2h、6h、10h、14h、18h的塑性强度。浆液使用时，将混合浆液搅拌后注入目标地层。

实施例3：

A组分选用普通粘土1800g，外混合200g膨润土(混合后粘粒占48％)。B组分为浓缩的矿井涌水2000g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca²⁺离子含量为1132mg/L、SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量为1087mg/L)在常压下加热到55℃浓缩至原重量10％制取，B组分pH值为7.6。C组分选用标号为42.5普通硅酸盐水泥和浓度为40°Be’、模数为3.4的钠质水玻璃，其中水泥占C组分质量的85％，水玻璃占C组分质量的15％，A组分与C组分的质量比为1:0.15。将A组分与B组分按1:1重量比混合搅拌均匀，在25℃条件下密封静置5天，然后加入300g的C组分，利用试锥测定浆液试验样2h、6h、10h、14h、18h的塑性强度。浆液使用时，将混合浆液搅拌后注入目标地层。

对比例：

A组分选用普通粘土2000g(粘粒占40％)。B组分为去离子水2000g。C组分为选用标号为42.5普通硅酸盐水泥和浓度为40°Be’、模数为3.4的钠质水玻璃，其中水泥占C组分质量的85％，水玻璃占C组分质量的15％，A组分与C组分的质量比为1:0.3。将A组分与B组分按1:1重量比混合搅拌均匀，在15℃条件下密封静置7天，然后加入C组分300g，利用试锥测定浆液试验样2h、6h、10h、14h、18h的塑性强度。

上述4个实施例的浆液塑性强度测试结果如下表2所示：

表2

实施例	1	2	3	对比例
					2h	10.9	13.8	14.1	5.5
6h	16.5	23.1	25.6	9.1
					10h	24.8	36.5	38.1	12.8
14h	34.9	70.8	79.6	17.0
					18h	50.7	152.7	161.3	24.6

按本发明的利用矿井涌水制作的粘土水泥浆液较不富含离子的水配制的粘土水泥浆液的同期塑性强度显著增加，且凝结速度快，有利于控制浆液扩散范围，减少早期浆液的漏失。

运行原理：

我国华北地区底板承压含水层对上覆的煤层开采存在威胁，井下常常有突涌水点，涌出的水在灰岩地层中长时间、长路径缓慢径流，使得这些矿井涌出的水溶解了地层中的大量石膏、白云石、方解石等多种矿物。这些涌水的水很多富含钙离子等高价阳离子和有利于水泥早强的硫酸根离子和氯离子，当矿井涌水进一步浓缩后，离子含量显著提高，且不利于粘土改性的碳酸氢根离子也随着浓缩加热而减少。钙离子与粘土中粘粒度吸附的低价离子进行交换，钙离子置换粘土表面上的钠离子等，而矿井水为弱碱性进一步促进了该反应。离子吸附交换使得粘土电势减小，粘土颗粒向聚合的方向变化，这种微观结构的改变提高了粘土的强度。另外，钙离子与粘土矿物中的碳酸根、氢氧根发生反应，生产碳酸钙和氢氧化钙沉淀，堵塞了粘土颗粒间的导水通道，使得浆液的渗透性降低，即堵水效果增加。改性粘土浆液后的矿井水中有大量的硫酸根离子和氯离子，作为公知的水泥早强阴离子，在存在水泥和水玻璃(能够与水泥水解水化物快速发生反应，在浆液结构形成过程中起加速剂作用)的浆液中，这两种阴离子使得浆液进一步早强。另外，浓缩矿井水中的钙离子和少量的碳酸根离子也被认为是有促进水泥早强的有益离子。

第三种实施方式：

本发明所述的利用注浆材料，包括B、D两部分组成，其中B组分由浓缩的矿井涌水组成，D组分由普通硅酸盐水泥组成，按质量比0.8:1～1.2：1进行混合使用。

B组分制备方法是选定富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L，将选定的矿井涌水在常压下加热到50～60℃，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％，B组与D组分按照质量比0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，注入目标地层。

实施例：

实施例1：

B组分为浓缩的矿井涌水2000g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始SO₄ ^2-+Cl^-离子含量为1087mg/L)在常压下加热到60℃浓缩至原重量30％制取。D组分为标号42.5的普通硅酸盐水泥。将B组分与D组分按0.8:1重量比混合搅拌均匀，利用维卡仪测定其初凝时间，制样后利用压力机测定1d、2d、7d、28d单轴抗压强度。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

实施例2：

B组分为浓缩的矿井涌水2000g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始SO₄ ^2-+Cl^-离子含量为1087mg/L)在常压下加热到50℃浓缩至原重量20％制取。D组分为标号42.5的普通硅酸盐水泥。将B组分与D组分按1.2:1重量比混合搅拌均匀，利用维卡仪测定其初凝时间，制样后利用压力机测定1d、2d、7d、28d单轴抗压强度。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

实施例3：

B组分为浓缩的矿井涌水2000g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始SO₄ ^2-+Cl^-离子含量为1087mg/L)在常压下加热到55℃浓缩至原重量10％制取。D组分为标号42.5的普通硅酸盐水泥。将B组分与D组分按1:1重量比混合搅拌均匀，利用维卡仪测定其初凝时间，制样后利用压力机测定1d、2d、7d、28d单轴抗压强度。浆液使用时，将混合浆液再次搅拌后注入目标地层。

对比例：

B组分为去离子水2000g。D组分为标号42.5的普通硅酸盐水泥。将B组分与D组分按1:1重量比混合搅拌均匀，利用维卡仪测定其初凝时间，制样后利用压力机测定1d、2d、7d、28d单轴抗压强度。

上述4个实施例的测试结果如下表3所示：

表3

实施例	1	2	3	对比例
					初凝时间	10h10min	8h30min	9h40min	14h15min
1d强度	1.0MPa	1.1MPa	1.0MPa	0.7MPa
					2d强度	1.9MPa	2.1MPa	1.8MPa	1.6MPa
7d强度	6.2MPa	6.6MPa	6.1MPa	5.8MPa
					28d强度	9.5MPa	11.3MPa	10.1MPa	8.8MPa

按本发明的利用矿井涌水制作的水泥浆液较不富含离子的水配制的水泥浆液的早期和后期的强度均有明显提高，初凝时间减小，浆液注入效率提高、稳定性好。

运行原理：

浓缩的矿井水中富含SO₄ ^2-+Cl^-离子，这两种阴离子是公知的水泥早强离子，且矿井水中悬浮着一定的岩粉、煤矸石粉、粉煤灰等，煤矸石、粉煤灰既是活性添加剂，又会提高水泥单浆液的后期强度和水稳特性，而岩粉是水泥凝结的骨料，也有利于浆液强度的提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料：

包括A组分和B组分两部分：

A组分：普通粘土和纯粘土矿物    0.8～1.2；

B组分：浓缩的矿井涌水和生石灰  1；

所述A组分中普通粘土占A组分重量的80～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～20％；

所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90～100％，生石灰占B组分重量的0～10％；

选定富钙的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％，以得到浓缩的矿井涌水；所述选定的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

2.一种权利要求1所述的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1)A组分的制备

a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；

b)按照重量百分比为80～100％普通粘土加入0～20％粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40％以上；

2)B组分的制备

a)选定富钙的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

b)按照重量百分比为90～100％浓缩矿井涌水添加0～10％生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到8～10；

3)防水注浆材料的制备

将A组与B组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。

3.一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料：

包括A组分、B组分和C组分三部分：

A组分：普通粘土和纯粘土矿物    0.8～1.2；

B组分：浓缩的矿井涌水和生石灰  1；

C组分：普通硅酸盐水泥和水玻璃

A组分：C组分                   1：0.15～0.3；

所述A组分中普通粘土占A组分重量的85～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～15％；

所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的95～100％，生石灰占B组分重量的0～5％；

所述C组分中普通硅酸盐水泥占C组分质量的85％～95％，水玻璃占C组分质量的5％～15％；

选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％，以得到浓缩的矿井涌水；所述选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水中Ca²⁺离子的含量大于1000mg/L，且SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

4.一种权利要求3所述的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1)A组分的制备

a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；

b)按照重量百分比为85～100％普通粘土加入0～15％粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到35％以上；

2)B组分的制备

a)选定富钙、富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

b)按照重量百分比为95～100％浓缩矿井涌水添加0～5％生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到7.5～10；

3)防水注浆材料的制备

将A组分与B组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，在15～25℃条件下密封静置3～7天后制作成粘土浆液；按照A组分与C组分质量比1:0.15～0.3将C组分与粘土浆液进行混合，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。

5.一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料：

包括B组分和D组分两部分：

B组分：浓缩的矿井涌水  0.8～1.2；

D组分：普通硅酸盐水泥  1；

选定富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；以得到浓缩的矿井涌水；所述选定的矿井涌水中SO₄ ^2-+Cl^-离子的含量大于1000mg/L；所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50～60℃。

6.一种权利要求5所述的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1)B组分的制备

选定富SO₄ ^2-+Cl^-的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10～30％；

2)防水注浆材料的制备

将B组分与D组分按照质量比为0.8:1～1.2:1充分搅拌混合后，注入目标地层。