CN104150856A - 一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 - Google Patents
一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104150856A CN104150856A CN201410383523.9A CN201410383523A CN104150856A CN 104150856 A CN104150856 A CN 104150856A CN 201410383523 A CN201410383523 A CN 201410383523A CN 104150856 A CN104150856 A CN 104150856A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- agent
- solidifying agent
- grouting
- gelifying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺，注浆材料由固化剂A和凝胶剂B组成，固化剂A与凝胶剂B的重量比例为1:0.8～1.5。固化剂A的重量份比组成为：氯化铁10～20份、氯化铝4～5.5份、水70～85份；凝胶剂B的重量份比组成为：水玻璃95～98份、聚乙二醇1～3份、十二烷基苯磺酸钠0.3～0.7份。固化剂A和凝胶剂B通过各自对应的注浆钻孔注入孔隙砂岩地层中，不需要双液混合器，避免了传统双液注浆易造成注浆管路堵塞的问题。本发明材料具有可注性好、固结体堵水能力强、价格低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺，属于材料科学技术领域。
背景技术
我国地下工程建设面临的地质条件日趋复杂，诸如二叠系-石盒子组、山西组石英质胶结砂岩及侏罗系-直罗组泥质胶结砂岩等孔隙度大、孔隙微小、含导水性强的孔隙砂岩分布广泛，是地下工程建设中的主要充含水层。隧道、矿山巷道、斜井等地下工程穿过高孔隙率富水砂岩地层时，往往发生涌水灾害，具有涌水面积大、涌水量大、不易封堵等特点。
注浆作为封堵涌水并加固围岩的有效手段在地下工程中获得了越来越广泛的应用。但是目前市场上还没有针对孔隙砂岩涌水的注浆封堵材料，水泥浆液等颗粒类浆液由于其颗粒粒径较大，往往无法注入孔隙砂岩的孔隙内部，导致浆液无法形成有效扩散；化学浆液大部分都是真溶液，其渗透性较强，可在孔隙砂岩内形成有效扩散，但由于材料价格高、部分化学浆液存在一定毒性，限制了该类注浆材料的应用。专利CN103739813A公开了一种用于加固易破碎煤岩层的注浆材料，所述注浆材料由体积比为1:1的A组份和B组份混合而成，其中，所述A组份由如下重量份数的原料组成：聚对苯二甲酰己二胺20～30份，聚乙二醇醚13份，蓖麻油50～60份，三乙二醇9.41份，二月桂酸二丁基锡0.1份，异辛酸钾0.2份，硅油0.3份；所述B组份为如下重量份数的原料组成：MDI100份。该注浆材料双液混合后的固化时间为1～2分钟，注浆方式为通过气动双液注浆泵进行注浆。由于该注浆材料固化时间太短导致浆液扩散范围有限，可能达不到设计注浆加固范围，并且可能导致注浆管路堵塞。
针对孔隙砂岩涌水的注浆治理亟需研发渗透性能好、堵水能力强、价格低廉、无毒无污染的注浆材料。
发明内容
本发明的目的是为克服现有注浆材料的不足，提供一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料，该材料具有可注性好、固结体堵水能力强、价格低廉的优点。
本发明的另一目的是提供与该种材料相配套的注浆工艺。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料，由固化剂A和凝胶剂B组成，固化剂A与凝胶剂B的重量比例为1:0.8～1.5；固化剂A的重量份比组成为：氯化铁10～20份、氯化铝4～5.5份、水70～85份；凝胶剂B的重量份比组成为：水玻璃95～98份、聚乙二醇1～3份、十二烷基苯磺酸钠0.3～0.7份。
所述的固化剂A的重量份比组成优选为氯化铁15份、氯化铝5份、水80份。
所述的凝胶剂B的重量份比组成优选为水玻璃97.5份、聚乙二醇2份、十二烷基苯磺酸钠0.5份。
一种适用于孔隙砂岩双液注浆材料的注浆工艺，包括如下步骤：
1)按照固化剂A的成分制成溶液固化剂A；
2)按照凝胶剂B的成分重量配比称取水玻璃、聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠，并混合均匀；
3)在待注浆区域施工注浆钻孔，固化剂A和凝胶剂B的注浆钻孔互相间隔布置；
4)连接相关注浆管路和注浆设备，在固化剂A对应的注浆钻孔注入固化剂A，在凝胶剂B对应的注浆钻孔注入凝胶剂B；
5)A、B两种浆液扩散后相遇并相互反应生成硅凝胶，待凝胶体固结强度达到要求后注浆结束。
在凝胶剂B中，十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇的作用是提高凝胶剂的渗透性和分散性。在固化剂A中，氯化铁、氯化铝均为强酸弱碱盐，由于强酸弱碱盐的水解反应，固化剂A溶液呈弱酸性，其反应原理为：
Fe3++3H2O＝Fe(OH)3+3H+
Al3++3H2O＝Al(OH)3+3H+
在实际注浆过程中，固化剂A和凝胶剂B分别通过各自的注浆钻孔注入孔隙砂岩地层中，固化剂A和凝胶剂B在孔隙砂岩中均具有较好的渗透性，两种浆液扩散一段时间后相遇并相互反应生成硅凝胶，硅凝胶充填孔隙砂岩的孔隙形成固结体，从而达到封堵涌水并加固孔隙砂岩地层的目的。硅凝胶反应原理为：
2H++SiO3 2-＝H2SiO3
相比于强酸溶液，固化剂A的水解反应不剧烈，生成的氢离子浓度较低，有利于控制固化剂A与凝胶剂B的反应时间。
固化剂A和凝胶剂B通过各自对应的注浆钻孔注入孔隙砂岩地层中，不需要双液混合器，避免了传统双液注浆易造成注浆管路堵塞的问题。固化剂A和凝胶剂B在相遇之前各自进行扩散，这与双液混合之后再共同扩散相比，减少了扩散阻力，在相同注浆压力下能达到更大的浆液扩散范围和围岩加固范围。
本发明研究了一种适用于孔隙砂岩的注浆材料及其注浆工艺，解决了目前孔隙砂岩注浆堵水加固中，传统注浆材料注浆效果不理想的问题。较之孔隙砂岩涌水传统治理方法和注浆材料，如冻结法，水泥基材料注浆和化学材料注浆等，该材料具有可注性好、渗透性能好、固结体堵水能力强、价格低廉的优点。
本发明的有益效果是：
1、采用所述注浆材料及注浆工艺能成功封堵孔隙砂岩涌水，固结体堵水能力强并具有很好的稳定性。
2、固化剂A和凝胶剂B通过各自对应的注浆钻孔注入孔隙砂岩地层中，不需要双液混合器，避免了传统双液注浆易造成注浆管路堵塞的问题。
3、固化剂A和凝胶剂B在相遇之前各自进行扩散，这与双液混合之后再共同扩散相比，减少了扩散阻力，在相同注浆压力下能达到更大的浆液扩散范围和围岩加固范围。
附图说明
图1为固化剂A和凝胶剂B注浆钻孔布设示意图；
图2为注浆加固机理示意图；
1、固化剂A注浆钻孔，2、凝胶剂B注浆钻孔，3、注浆加固区域，4、固化剂A，5、凝胶剂B。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。结合试验条件，选用了与孔隙砂岩具有相同介质特征的中砂作为被注介质进行注浆模型试验，中砂粒径为0.25～0.5mm且粒径基本一致。
实施例1
本实施例所用的适用于孔隙砂岩的双液注浆材料由固化剂A和凝胶剂B组成，固化剂A中各组份的重量配比为：氯化铁：氯化铝：水＝15：5：80；凝胶剂B中各组分的重量配比为：水玻璃：聚乙二醇：十二烷基苯磺酸钠＝97.5：2：0.5。固化剂A和凝胶剂B的重量比例为1:1。
本实施例的注浆钻孔布置如图1所示，其中包括固化剂A注浆钻孔1和凝胶剂B注浆钻孔2。本实施例的注浆工艺步骤如下：
(1)：按照固化剂A的成分重量配比称取氯化铁、氯化铝，并搅拌均匀；将搅拌好的固化剂A中的固体原料混合物与水混合均匀，制成固化剂A溶液；
(2)：按照凝胶剂B的成分重量配比称取水玻璃、聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠，并混合均匀；
(3)：在待注浆区域施工注浆钻孔，固化剂A和凝胶剂B的注浆钻孔互相间隔布置；
(4)：连接相关注浆管路和注浆设备，在固化剂A对应的注浆钻孔1注入固化剂A，在凝胶剂B对应的注浆钻孔2注入凝胶剂B；
(5)：两种浆液扩散一段时间后相遇并相互反应生成硅凝胶，形成注浆加固区域3，待凝胶体固结强度达到要求后注浆结束。
测量两种反应剂的粘度参数，得固化剂A溶液的粘度为11mPa.s，凝胶剂B的粘度为26mPa.s。
实施例2
本实施例所用的适用于孔隙砂岩的双液注浆材料由固化剂A和凝胶剂B组成，固化剂A中各组份的重量配比为：氯化铁：氯化铝：水＝10.8：4.2：85；凝胶剂B中各组分的重量配比为：水玻璃：聚乙二醇：十二烷基苯磺酸钠＝97：2.5：0.5。固化剂A和凝胶剂B的比例为1:1.2。
本实施例的注浆钻孔布置如图1所示，其中包括固化剂A注浆钻孔1和凝胶剂B注浆钻孔2。本实施例的注浆工艺步骤如下：
(1)：按照固化剂A的成分重量配比称取氯化铁、氯化铝，并搅拌均匀；将搅拌好的固化剂A中的固体原料混合物与水混合均匀，制成固化剂A溶液；
(2)：按照凝胶剂B的成分重量配比称取水玻璃、聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠，并混合均匀；
(3)：在待注浆区域施工注浆钻孔，固化剂A和凝胶剂B的注浆钻孔互相间隔布置；
(4)：连接相关注浆管路和注浆设备，在固化剂A对应的注浆钻孔1注入固化剂A，在凝胶剂B对应的注浆钻孔2注入凝胶剂B；
(5)：两种浆液扩散一段时间后相遇并相互反应生成硅凝胶，形成注浆加固区域3，待凝胶体固结强度达到要求后注浆结束。
测量两种反应剂的粘度参数，得固化剂A溶液的粘度为10mPa.s，凝胶剂B的粘度为25mPa.s。
对原状砂及两个实施例所得到的注浆固砂体进行多组取样并进行强度及渗透性测试，得砂层加固前后的渗透性及强度参数。
表砂层加固前后渗透性及强度参数
| 渗透系数(m/s) | 7天抗压强度(MPa) | 28天抗压强度(MPa) | |
| 原砂 | 1.05×10-5 | 无 | 无 |
| 实施例1 | 7.32×10-8 | 0.75 | 0.96 |
| 实施例2 | 9.77×10-8 | 0.67 | 0.91 |
Claims (4)
1.一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料，其特征是，由固化剂A和凝胶剂B组成，固化剂A与凝胶剂B的重量比例为1:0.8～1.5，固化剂A的重量份比组成为：氯化铁10～20份、氯化铝4～5.5份、水70～85份；凝胶剂B的重量份比组成为：水玻璃95～98份、聚乙二醇1～3份、十二烷基苯磺酸钠0.3～0.7份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料，其特征是，所述的固化剂A的重量份比组成为氯化铁15份、氯化铝5份、水80份。
3.根据权利要求1所述的一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料，其特征是，所述的凝胶剂B的重量份比组成为水玻璃97.5份、聚乙二醇2份、十二烷基苯磺酸钠0.5份。
4.权利要求1所述的适用于孔隙砂岩双液注浆材料的注浆工艺，其特征是，包括如下步骤：
1)按照固化剂A的成分制成溶液固化剂A；
2)按照凝胶剂B的成分重量配比称取水玻璃、聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠，并混合均匀；
3)在待注浆区域施工注浆钻孔，固化剂A和凝胶剂B的注浆钻孔互相间隔布置；
4)连接相关注浆管路和注浆设备，在固化剂A对应的注浆钻孔注入固化剂A，在凝胶剂B对应的注浆钻孔注入凝胶剂B；
5)A、B两种浆液扩散后相遇并相互反应生成硅凝胶，待凝胶体固结强度达到要求后注浆结束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410383523.9A CN104150856B (zh) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410383523.9A CN104150856B (zh) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104150856A true CN104150856A (zh) | 2014-11-19 |
| CN104150856B CN104150856B (zh) | 2015-11-25 |
Family
ID=51876522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410383523.9A Active CN104150856B (zh) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | 一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104150856B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757213A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-10-31 | 石家庄铁道大学 | 用于粉细砂路堤加宽的边坡注浆浆液及其制备方法 |
| CN103265237A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种用于砂卵石地层的双液注浆材料及其使用方法 |
-
2014
- 2014-08-06 CN CN201410383523.9A patent/CN104150856B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102757213A (zh) * | 2012-07-26 | 2012-10-31 | 石家庄铁道大学 | 用于粉细砂路堤加宽的边坡注浆浆液及其制备方法 |
| CN103265237A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种用于砂卵石地层的双液注浆材料及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104150856B (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103965844B (zh) | 低密度微泡修井液 | |
| CN103224772B (zh) | 一种固井水泥浆、其制备方法及用途 | |
| CN105332719A (zh) | 一种快速堵水的水泥聚氨酯复合注浆工艺 | |
| CN107698226A (zh) | 一种水泥‑水玻璃注浆材料 | |
| CN105174886B (zh) | 一种适用于超长距离泵送的灰岩含水层注浆改造材料 | |
| CN102757206A (zh) | 矿用裂隙注浆材料及其使用方法 | |
| CN104446240B (zh) | 一种改性黏土双液浆及其制浆注浆工艺 | |
| CN103102128A (zh) | 用于地下结构堵水的注浆材料及其制备方法 | |
| CN109437771A (zh) | 一种矿用柔性封孔注浆材料 | |
| CN108395183B (zh) | 一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法 | |
| CN101239803B (zh) | 加固粉细砂用超细水泥浆液及其制备方法 | |
| CN104446640A (zh) | 一种泡沫尾砂浆及其制浆注浆工艺 | |
| CN102786282A (zh) | 一种中、细砂层用注浆浆液及注浆方法 | |
| CN107902998A (zh) | 一种利用铝土尾矿制备的轻质泡沫土及其制备方法 | |
| CN108625836B (zh) | 一种低渗透底水油藏高含水油井控水增产方法 | |
| CN106367058A (zh) | 低密度防水覆膜支撑剂及制备方法 | |
| CN103174428B (zh) | 一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法 | |
| CN112441807A (zh) | 一种早强高强双组份凝结时间可控的注浆材料及制备方法 | |
| JP5401664B2 (ja) | 注入材の施工方法 | |
| CN101654355B (zh) | 一种水玻璃加固堵漏化学浆 | |
| CN103304259B (zh) | 用于隧道围岩加固的注浆材料 | |
| CN108911568B (zh) | 一种注浆材料添加剂及其应用 | |
| CN104150856B (zh) | 一种适用于孔隙砂岩的双液注浆材料及其注浆工艺 | |
| CN105967538A (zh) | 一种隧道掘进全断面超前复合材料注浆浆液及其制备方法 | |
| CN115368076A (zh) | 一种富水破碎断裂带地层新型注浆材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |