CN109279829A - 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料 - Google Patents

一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料 Download PDF

Info

Publication number
CN109279829A
CN109279829A CN201811357070.7A CN201811357070A CN109279829A CN 109279829 A CN109279829 A CN 109279829A CN 201811357070 A CN201811357070 A CN 201811357070A CN 109279829 A CN109279829 A CN 109279829A
Authority
CN
China
Prior art keywords
clay
environmentally friendly
paste material
laterite
injecting paste
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.)
Pending
Application number
CN201811357070.7A
Other languages
English (en)
Inventor
田乐
贺文
黄学贵
冯旭海
高晓耕
向俊兴
杨红军
李光洪
袁东锋
周禹良
孙晓宇
陈慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing China Coal Mine Engineering Co ltd
Original Assignee
Beijing China Coal Mine Engineering Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing China Coal Mine Engineering Co ltd filed Critical Beijing China Coal Mine Engineering Co ltd
Priority to CN201811357070.7A priority Critical patent/CN109279829A/zh
Publication of CN109279829A publication Critical patent/CN109279829A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00198—Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明公开一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料为CL‑C型黏土水泥浆，所述CL‑C型黏土水泥浆由黏土浆、水泥和添加剂组成。基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料浆液稳定性好，在泵送及扩散过程中浆液不离析、不沉淀，凝固过程中析水少，结石率高，抗渗性能好。黏土浆中的黏土颗粒较细，含砂量低，具有很高的分散度，使得基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料浆液流动性好，易于渗透到岩层的细小裂隙中。彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿112线竖井井筒预注浆堵水工程中，注入利用本发明环保注浆材料配制的黏土水泥浆15189.132m3，注浆后井筒剩余涌水量约4.83m3/h，符合施工合同合格标准。

Description

一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料
技术领域
本发明涉及乌蒙山片区地质条件下的矿山勘察及矿山建设工程技术领域。具体地说是一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料。
背景技术
乌蒙山片区位于云贵高原与四川盆地结合部,包括四川、贵州、云南三省毗邻地区的38个县(市、区),山高谷深,地势陡峻,为典型的高原山地构造地形，属亚热带、暖温带高原季风气候,降水时空分布不均。片区内河流纵横，地跨长江、珠江两大流域,金沙江、岷江、赤水河、乌江等长江水系发达；南盘江、北盘江注入西江,是珠江上游重要河流。片区水能资源蕴藏量巨大,煤、磷、铝、锰、铁、铅、锌、硫等矿产资源富集。生物物种丰富,植被类型多样，森林覆盖率高,是长江、珠江上游重要生态保护区。
乌蒙山片区资源勘探及开发过程中遇到地下水水量大、水压高，断层及破碎带多、地质条件复杂等问题；虽然注浆堵水及注浆加固技术是解决矿山勘探和矿山建设过程中出现涌水的有效途径；但目前的注浆材料主要是水泥浆，在用于乌蒙山区矿山勘探和矿山开采的注浆堵水及注浆加固过程中，存在着堵水效果不佳，涌水量较大的时候，不能很好地起到注浆加固和治水的作用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料为CL-C型黏土水泥浆，所述CL-C型黏土水泥浆由黏土浆、水泥和添加剂组成。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的密度为1.15×103～1.33×103kg/m3。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3，所述水泥的加入量为50～300kg/m3，所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的加入量为2～40L/m3。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的制备方法为：利用泥浆泵将制备的黏土浆泵送至一级搅拌池，充分搅拌，并调节至所需密度；利用自动上料及计量系统将散装水泥罐中的水泥按照每立方米黏土浆加入水泥50～300kg定量加入一级搅拌池，充分搅拌后，下放到二级搅拌池；利用计量系统将添加剂按照每立方米黏土浆加入水玻璃2～40L定量加入二级搅拌池，充分搅拌后，即得基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度；所述水泥的规格如下：强度大于等于42.5，水泥中粒度大于80μm的水泥含量小于等于5wt％。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述黏土浆中的黏土的粒度小于0.005mm的黏土质量大于等于黏土总质量的25wt％；黏土中粒度大于0.075mm且小于20.0mm的砂的含量小于等于黏土总质量的5％；黏土的塑性指数大于10；黏土中有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述黏土浆的制备方法为：利用高压水喷射黏土，形成初步的黏土浆液，再将初步的黏土浆液除砂，通过制浆机进行磨细，得到黏土浆，放入储浆池内存放。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述黏土浆中的黏土由黏土1号和黏土2号中的一种或两种组成；尤其是在钻孔穿越涌水点处涌水量为120m3/h以上、孔口水压为1.90MPa以上的高承压裂隙水地层时，在钻探施工至距离所述高承压裂隙水地层的涌水点至少35m时采用黏土1号和黏土2号按照质量比为1:0.8-1.2混合配制黏土浆。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
上述一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
(1)基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料浆液稳定性好，在泵送及扩散过程中浆液不离析、不沉淀，凝固过程中析水少，结石率高，抗渗性能好；
(2)黏土浆中的黏土颗粒较细，含砂量低，具有很高的分散度，使得基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料浆液流动性好，易于渗透到岩层的细小裂隙中；
(3)基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料浆液塑性强度可调范围大，浆液凝结固化时间可以调节控制，适用于不同地层条件下的基岩裂隙注浆；
(4)基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的矿物成分具有良好的化学惰性，对地下水的抗侵蚀能力强，结实体的耐久性好。
(5)彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿112线竖井井筒预注浆堵水试验工程中，注入利用本发明环保注浆材料配制的黏土水泥浆15189.132m3，注浆后井筒剩余涌水量约4.83m3/h，符合施工合同合格标准。
附图说明
图1本发明基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的性能研究流程图；
图2本发明基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的黏土浆的制备方法流程图；
图3本发明基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料中黏土密度对塑性强度的影响图；
图4本发明基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料中水泥用量对塑性强度的影响图；
图5本发明基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料中水玻璃用量对塑性强度的影响图。
具体实施方式
彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿区位于云南省东北部彝良县城212°方向，直距13.5km处，属彝良县毛坪镇管辖，地理坐标：东经103°59′～104°00′，北纬27°28′～27°32′。矿区北距彝良县城13.5km，东至镇雄200km，西南60km到昭通市，内昆铁路龙潭站位于矿区西侧10km，昭通至镇雄和昭通至彝良县城公路在矿区交汇，交通较为便利。
该矿为一储量大、品位高的铅锌矿山，现已核实硫化铅锌保有资源储量122b+333矿石量453.54万吨，其中金属量Pb344201吨，Zn806640吨，品位Pb7.5％，Zn17.61％，为一大型铅锌矿床，矿体主要分布于洛泽河东西两侧。
112线盲竖井井筒深度960m，标高从+910m至-50m，该井为圆形竖井，井筒直径为5.7m，井筒开挖直径为6.5m，在竖井井筒掘进至+481m标高时，经工作面注浆及壁后注浆后，井筒剩余涌水量约50m3/h。预计掘进至深部区域，井筒涌水量将大幅增加。为保证该工程的顺利掘进，消除井筒水患，彝良驰宏矿业有限公司决定对该井筒实施预注浆治水。
根据区域水文地质资料及本次勘察结果，场地含水层主要有泥盆系上统宰格组第三亚段(D3zg3)(标高910～803m)、泥盆系上统宰格组第二亚段(D3zg2)(标高803～537.18m)白云岩及泥盆系上统宰格组第一亚段(D3zg1)[标高537.18～(-50.27m)]白云岩，现按地层分述如下：
泥盆系上统宰格组第三亚段(D3zg3)(标高910～803m)白云岩：该层裂隙连通性一般，为弱-中等富水地层，地下水类型主要为构造裂隙水。接受大气降水、地表水或深部构造裂隙水补给，同时，因采矿疏水，该地下水部分沿裂隙流向各级巷道，再经巷道排水系统排出至地表水系。
泥盆系上统宰格组第二亚段(D3zg2)(标高803～537.18m)白云岩：根据钻探过程中的水文观测结果判断，该层裂隙连通性一般，为弱富水地层，地下水类型主要为构造裂隙水。接受大气降水、地表水或深部构造裂隙水补给，其中标高803～610m段因采矿疏水，局部地下水沿裂隙流向各级巷道，再经巷道排水系统排出至地表水系。
泥盆系上统宰格组第一亚段(D3zg1)[标高537.18～(-50.27m)]白云岩：裂隙发育，裂隙面多被方解石脉充填，层内构造破碎带发育，裂隙连通性较好，为强富水地层，地下水类型主要为构造裂隙水。其补给来源可能有以下情况：受大气降水、洛泽河水沿构造裂隙补给；受周边地下水沿深部构造裂隙侧向补给等。
在标高为44.03～14.73m位置处，裂隙发育，岩体较破碎，裂隙面多充填灰黑色矿物，局部褐红色黏土矿物充填及铅锌矿浸染，涌水量逐渐增大至22m3/h。在标高为-49.27～-50.27m处，裂隙面充填浅灰色、灰黑色黏土、粉细砂、角砾及破碎岩块，涌水量骤然增大，涌水量增大至123.3m3/h。
针对112线盲竖井所在区域的地质和水文分析，由于纯水泥浆液结实率低、高压注浆固结时间快、浆液扩散范围小等问题，不能达到堵水的目标，因此本着因地制宜、经济适用的施工原则，选择新型注浆材料。我公司在矿山周边进行了大量的调研，寻找可能作为浆液材料的土类物质并勘察其赋存量(如红粘土、昭通灰褐色粘土、煤泥等土类物质)。
1、黏土材料的选择
由于综合黏土水泥浆堵水性能明显好于单液浆，其表现为可注性好、析水率低、析水速率小，结石率高，综合黏土水泥浆的24h析水率一般小于2％。据不完全统计，自煤炭科学研究总院建井研究分院在20世纪90年代年从前苏联引进综合型黏土水泥浆后，综合型黏土水泥浆在国内109个立井井筒预注浆中得到了成功的应用。
根据对112线盲竖井所在区域的地质和水文分析，基岩注浆段主要采用综合黏土水泥浆，固管及岩帽注浆段、破碎带加固主要采用单液水泥浆。根据需要，局部破碎带、不稳定地层采用黏土水泥浆+单液水泥浆的综合注浆法。
综合黏土水泥浆主要为CL-C型黏土水泥浆，其是以黏土浆为主要组分，掺加少量的水泥和水玻璃配制而成的多相悬浮体。
为达到预期堵水目标，需要选择新型注浆材料，本着注浆材料因地制宜、经济适用的施工原则，我公司在矿山周边进行了大量的调研，寻找可能作为浆液材料的土类物质并勘察其赋存量。如红粘土、昭通灰褐色粘土、煤泥等土类物质。如表1所示。
表1
根据前期试验的总结，黏土的基本要求为：所述黏土浆中的黏土的粒度为小于0.005mm的颗粒的黏土大于等于黏土总质量的25wt％；黏土的砂的粒度为大于0.075mm且小于20.0mm的砂的含量小于等于黏土总质量的5％；黏土的塑性指数大于10；黏土中有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
通过对黏土1号至黏土8号的样品的黏土粒度、含砂量、塑性指数和黏土中有机物的含量的分析，最终确定黏土1号和/或黏土2号为112线盲竖井井筒实施预注浆治水的黏土材料；考虑到试验区井深723m左右(标高-50m附近)有大的承压裂隙水，涌水量达123.3m3/h，孔口水压达1.93Mpa；本试验方案采用黏土1号和黏土2号按照质量比为1:0.8混合配制黏土浆。
所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
2、黏土浆的制备：制备流程如图2所示。
利用高压水喷射黏土，形成初步的黏土浆液，再将初步的黏土浆液除砂，通过制浆机进行磨细，得到黏土浆，放入储浆池内存放。
所得到的黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3。
所得到的黏土浆的黏度为17.76～18.34s。
3、环保注浆材料的配制。
所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料为CL-C型黏土水泥浆，CL-C型黏土水泥浆由黏土浆、水泥和添加剂组成。所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度。所述水泥的强度大于等于42.5，水泥粒度大于80μm的水泥含量小于等于5％。环保注浆材料：CL-C型黏土水泥浆液的配比，以1m3浆液中各组分的含量表示，组分参数范围如下：黏土浆密度：1.12×103～1.24×103kg/m3；水泥加入量：50～300kg/m3；水玻璃加入量：2～40L/m3。
环保注浆材料的具体制备方法为：利用泥浆泵将制备的黏土浆泵送至一级搅拌池，充分搅拌，并调节至所需密度；利用自动上料及计量系统将散装水泥罐中的水泥定量加入一级搅拌池，充分搅拌后，下放到二级搅拌池；利用计量系统将添加剂定量加入二级搅拌池，充分搅拌后，即得基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料。
4、环保注浆材料性能讨论。
(1)、环保注浆材料密度
密度与浆液中固体物含量有关，悬浊液中物料体积及其质量具有相加性，即水泥、黏土浆、水玻璃体积之和为黏土水泥浆体积。黏土水泥浆的密度如下式：
式中ρ——型黏土水泥浆密度，t/m3；
ρn——黏土浆密度,t/m3；
Wc——水泥质量，t；
ρc——水泥的密度，t/m3；
Vs——水玻璃体积，m3，现场计算时因Vs值较小，可以忽略不计；
ρs——水玻璃密度，t/m3；
V——黏土水泥浆体积，m3。
通过计算和实际测量黏土水泥浆的密度为1.15×103～1.33×103kg/m3。
(2)、稳定性
CL-C型黏土水泥浆是一种悬浊液，黏土颗粒较小，具有较高的分散度，加上水玻璃与水泥的水化作用，悬浊液中的细粒占较大比例，使黏土水泥浆的稳定性明显优于单液水泥浆，表现为析水率低、析水速率小，黏土水泥浆的24h析水率均小于3％，符合要求如表2所示。
表2黏土水泥浆的析水率
(3)、塑性强度
塑性强度是表征浆液在凝固过程中塑性凝结体的抗剪切能力，一般多用于评价堵水注浆材料。在水压力作用下，如果浆液抗剪切能力不够，则易被水冲走或挤出，造成浆液流失，对注浆效果与成本都会产生不好的影响，所以塑性强度这一指标对堵水工程十分重要。
研究塑性强度变化规律，可以间接了解浆液的流变性能。在注浆施工中，由于CL-C型黏土水泥浆液固化速度不同，所以常通过塑性强度的测定，了解CL-C浆的流变性能，并根据注浆压力、流量、岩层情况等因素，选择不同配比的浆液。
表3为黏土水泥浆塑性强度的影响因素列表，由表3可知，影响塑性强度的因素，主要有水玻璃用量、水泥用量、黏土浆密度及环境温度等，一般以水玻璃的影响最大，在进行浆液配方试验时，可以通过正交试验，分析各个因素的影响情况，在调整浆液配比时有的放矢，更科学合理。
表3黏土水泥浆塑性强度的影响因素
我们分别研究了黏土浆密度、水泥用量和水玻璃用量对黏土水泥浆塑性强度的影响。
黏土密度的影响：在黏土塑性指数为36.5，水泥用量为1m3浆100kg，水玻璃加入量为1m3浆20L时，如图3和表4所示，随着黏土密度的增加，黏土水泥浆的的塑性强度逐渐增强
表4黏土浆密度对黏土水泥浆塑性强度的影响
水泥用量的影响：在黏土塑性指数为36.5，黏土密度为1.15×103kg/m3，水玻璃加入量为1m3浆20L时，如表5和图4所示，随着水泥用量的增加，黏土水泥浆的的塑性强度逐渐增强，特别是当水泥加入量为1m3黏土水泥浆200kg时，黏土水泥浆的的塑性强度显著增强。
表5水泥用量对黏土水泥浆塑性强度的影响
水玻璃用量的影响：在黏土塑性指数为36.5，黏土密度为1.15×103kg/m3，水泥的加入量为1m3浆100kg时，如表6和图5所示，随着水玻璃的加入量增加，黏土水泥浆的的塑性强度逐渐增强。
表6水玻璃掺量对黏土水泥浆塑性强度的影响
(4)、黏度
黏土水泥浆中的黏土、水泥和结构添加剂水玻璃搅拌混合后开始发生化学反应，黏土水泥浆浆液的黏度随着时间变大，一般测量其初始黏度，黏度的大小影响浆液扩散距离。黏土水泥浆的黏度用漏斗黏度计测量。利用黏土配成的黏土水泥浆，其密度、黏度测定见表7。
表7黏土水泥浆密度、黏度测定结果表
(5)、结实率
在大气压下，黏土水泥浆固结过程中的析水率较小，但在注浆过程中浆液在较大注浆压力下会发生一定的脱水作用，这在室内试验和现场试样检测中已经证明。浆液的脱水对裂隙的充填和结石体的强度是有好处的。
表8是对112线盲竖井矿地面预注浆结石体取芯试样的密度测试分析结果。
表8地面预注浆结石体密度测试分析表
黏土水泥浆的密度为1.343g/cm3，常压状态下结石率按95％计算，结石体密度应为1.414g/cm3(计算方法为1.343/95％＝1.414g/cm3)。但由表可以看出，地下实际结石体的密度最高达1.765g/cm3，最低为1.646g/cm3，明显高于常压状态下的密度(1.414g/cm3)，结实率为黏土水泥浆在地下固结过程中存在明显的脱水密实现象。
5、试验案例
彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿112线竖井井筒预注浆工程由天地科技股份有限公司承建。本工程于2016年12月30日开工，2017年9月14日完工。
本工程施工作业面位于井下670标高。为避免对井筒已掘砌部分造成破坏，工程施工采用全S孔方案，在井筒周围距离较远处新建三个钻窝，每个钻窝内2个钻孔，通过定向技术将钻孔引入靶域。共施工S型钻孔6个,布孔圈径约28m，落点圈径9.5m，钻孔开孔标高670m，终孔标高-80m，钻孔深度750m，开孔口径不小于190mm，终孔不小于133mm。累计完成钻探工程量4540.16延米，共注入单液水泥浆128.554m3，黏土水泥浆15189.132m3，化学浆92.310m3，合计15409.996m3。通过二序孔复注时进行的压水试验，初步测算注浆后井筒剩余涌水量约4.83m3/h，符合施工合同合格标准。
足够的浆液注入量是井筒地面预注浆形成有效隔水帷幕的物质保证，是决定注浆堵水质量的基础，K1孔至K6孔各段注浆量(不含破碎带加固和封孔单液浆)情况见表9-表14。
由表9至表14可以看出，K1、K3和K5为一序孔，注浆量明显高于二序孔K2、K4和K6，这也说明通过对一序孔的注浆，已经对底层中的裂隙进行了有效的封堵。同时，从K1、K3和K5在第6段高内注浆量明显高于其他各段的注浆量，这和探明的第六段地层涌水量大，涌水水压较高的情况一致。
K1孔至K6孔各段注浆量各汇总见表15。
由表15可知井筒各段注浆量分布不均匀，这是由于地层所赋存裂隙分布不均一造成的，岩帽段最小32.804m3，第6段最大，达到9700.16m3。第6段为深部大涌水地层，裂隙极其发育，沟通性好，根据工勘孔相关资料，本段地层涌水量大，涌水水压较高，为本注浆治理工程的重点、难点所在。通过24次注浆，成功控制住了大涌水地层的涌水，顺利穿过深部大涌水地层并最终施工至设计深度。整个井筒共注浆112次，注浆总量15314.246m3，为原设计注浆总量18633m3的82.19％，最终平均注入量为每米井筒注入约30.88m3。
表15各段注浆情况汇总表
从表15注入黏土水泥浆的注入量分析，注浆后井筒剩余涌水量约4.83m3/h，符合施工合同合格标准，可以得出：在当地矿区附近寻找筛选的黏土，其黏土颗粒粒度为小于0.005mm的颗粒的黏土大于等于黏土总质量的25wt％；黏土的砂的粒度为大于0.075mm且小于20.0mm的砂的含量小于等于黏土总质量的5％，因其黏土颗粒小，含砂量低，具有很高的分散度，并加入合理配比的水泥和添加剂水玻璃，使得黏土水泥浆悬浊液中的细粒占较大比例，使得黏土水泥浆在密度、黏度、吸水率和塑性强度上均达到注浆的要求，能很好的填充起底层中裂隙，得到很好的注浆堵水的效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料为CL-C型黏土水泥浆，所述CL-C型黏土水泥浆由黏土浆、水泥和添加剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的密度为1.15×103～1.33×103kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土浆的密度为1.12×103～1.24×103kg/m3，所述水泥的加入量为50～300kg/m3，所述添加剂为水玻璃，所述水玻璃的加入量为2～40L/m3。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料的制备方法为：利用泥浆泵将制备的黏土浆泵送至一级搅拌池，充分搅拌，并调节至所需密度；利用自动上料及计量系统将散装水泥罐中的水泥按照每立方米黏土浆加入水泥50～300kg定量加入一级搅拌池，充分搅拌后，下放到二级搅拌池；利用计量系统将添加剂按照每立方米黏土浆加入水玻璃2～40L定量加入二级搅拌池，充分搅拌后，即得基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.8-3.4，所述水玻璃的浓度为38-42波美度；所述水泥的规格如下：强度大于等于42.5，水泥中粒度大于80μm的水泥含量小于等于5wt％。
6.根据权利要求4所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土浆中的黏土的粒度小于0.005mm的黏土质量大于等于黏土总质量的25wt％；黏土中粒度大于0.075mm且小于20.0mm的砂的含量小于等于黏土总质量的5％；黏土的塑性指数大于10；黏土中有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
7.根据权利要求4所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土浆的制备方法为：利用高压水喷射黏土，形成初步的黏土浆液，再将初步的黏土浆液除砂，通过制浆机进行磨细，得到黏土浆，放入储浆池内存放。
8.根据权利要求5所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土浆中的黏土由黏土1号和黏土2号中的一种或两种组成；尤其是在钻孔穿越涌水点处涌水量为120m3/h以上、孔口水压为1.90MPa以上的高承压裂隙水地层时，在钻探施工至距离所述高承压裂隙水地层的涌水点至少35m时采用黏土1号和黏土2号按照质量比为1:0.8-1.2混合配制黏土浆。
9.根据权利要求5所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土1号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量25.8％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的4.9％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的17.2％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的52.1％；所述黏土1号的塑性指数为26.8；所述黏土1号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
10.根据权利要求5所述的一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料，其特征在于，所述黏土2号的粒度级配为：粒度小于0.002mm的黏土占黏土1号总质量17.7％，粒度大于等于0.002mm且小于0.005mm的黏土占黏土1号总质量的11.2％，粒度大于等于0.005mm且小于0.050mm的黏土占黏土1号总质量的48.4％，粒度大于等于0.050mm且小于0.075mm的黏土占黏土1号总质量的22.7％；所述黏土2号的塑性指数为42.5；所述黏土2号中的有机物含量小于黏土总质量的3wt％。
CN201811357070.7A 2018-11-15 2018-11-15 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料 Pending CN109279829A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811357070.7A CN109279829A (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811357070.7A CN109279829A (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109279829A true CN109279829A (zh) 2019-01-29

Family

ID=65175606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811357070.7A Pending CN109279829A (zh) 2018-11-15 2018-11-15 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109279829A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110171944A (zh) * 2019-04-25 2019-08-27 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法
CN110469362A (zh) * 2019-08-23 2019-11-19 程海云 一种铁路上覆硝盐矿采空区复合加固浆液及其制备方法
CN114436618A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 中国地质大学（北京） 注浆充填材料及其制备方法
CN115504723A (zh) * 2022-11-03 2022-12-23 湖南宏禹工程集团有限公司 一种适用于岩溶发育地层防渗注浆的塑性浆体
CN115745558A (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 煤炭科学研究总院 一种氧化石墨烯黏土水泥注浆材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07291703A (ja) * 1994-04-18 1995-11-07 Chichibu Onoda Cement Corp 裏込め注入材料
CN101891445A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 北京市市政工程研究院 复合式衬砌隧道壁后注浆粘土浆液及其注浆方法
CN104446240A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 一种改性黏土双液浆及其制浆注浆工艺

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07291703A (ja) * 1994-04-18 1995-11-07 Chichibu Onoda Cement Corp 裏込め注入材料
CN101891445A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 北京市市政工程研究院 复合式衬砌隧道壁后注浆粘土浆液及其注浆方法
CN104446240A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿 一种改性黏土双液浆及其制浆注浆工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周兴旺: "《注浆施工手册》", 31 May 2014, 煤炭工业出版社 *
张永成: "《注浆技术》", 31 July 2012, 煤炭工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110171944A (zh) * 2019-04-25 2019-08-27 中国地质科学院矿产综合利用研究所 一种离子型稀土防渗注浆材料及其制备方法
CN110469362A (zh) * 2019-08-23 2019-11-19 程海云 一种铁路上覆硝盐矿采空区复合加固浆液及其制备方法
CN114436618A (zh) * 2022-01-24 2022-05-06 中国地质大学（北京） 注浆充填材料及其制备方法
CN115504723A (zh) * 2022-11-03 2022-12-23 湖南宏禹工程集团有限公司 一种适用于岩溶发育地层防渗注浆的塑性浆体
CN115504723B (zh) * 2022-11-03 2023-11-17 湖南宏禹工程集团有限公司 一种适用于岩溶发育地层防渗注浆的塑性浆体
CN115745558A (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 煤炭科学研究总院 一种氧化石墨烯黏土水泥注浆材料及其制备方法
CN115745558B (zh) * 2022-11-10 2023-09-08 煤炭科学研究总院 一种氧化石墨烯黏土水泥注浆材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109279829A (zh) 一种基于乌蒙山片区红土的环保注浆材料
CN104694746B (zh) 一种离子吸附型稀土原地浸矿的方法及其浸矿系统
Faramarzi et al. An experimental study of the effect of cement and chemical grouting on the improvement of the mechanical and hydraulic properties of alluvial formations
Zhou et al. Back-fill grout experimental test for discharged soils reuse of the large-diameter size slurry shield tunnel
CN101176400B (zh) 一种矿山塌陷区土地复垦新方法
CN108166994B (zh) 一种应用于富水砂层盾构隧道的注浆加固圈的施工方法
CN110924967B (zh) 富水砂卵石地层盾构近接敏感建筑物精细化控制施工方法
CN105155563A (zh) 一种基坑软流塑地层涌水加固治理方法
CN102705005A (zh) 定向导流注浆封堵矿井突水技术
CN102041988B (zh) 一种用于盐矿开采的多级驱动溶矿方法
CN106866056B (zh) 一种用于地下连续墙施工的泥浆及其制备方法
CN110130936A (zh) 一种盾构掘进过程中突遇未处理溶洞或裂隙的施工方法
CN106381405A (zh) 一种稀土矿山集液系统及方法
CN106284315A (zh) 一种穿过溶洞的钻孔灌注桩施工方法
CN109577988A (zh) 一种金属矿山盲斜竖井井筒平行施工方法
CN102373718B (zh) 基于圆形自由紊动射流理论的高压旋喷桩直径确定方法
CN112523170A (zh) 一种水库深埋岩溶渗漏通道防渗处理的方法
Lai et al. In situ test of grouting reinforcement for water-enriched sandy gravel ground in river floodplain
Yuan et al. Groundwater control in open-pit mine with grout curtain using modified lake mud: a case study in East China
Saharawat et al. Artificial ground water recharge and recovery of a highly saline aquifer
CN109555559A (zh) 一种金属矿山千米级盲竖井防治水技术方法
Xu et al. Conversion of the waste drilling mud to renewable grouting materials in deep shaft sinking
Wang et al. Experimental study on new grouting material of acidic sodium silicate and its properties of grouted-sand
Wittke et al. AJRM as basis for design and construction of more than 70 km of tunnels of the Railway Project Stuttgart‐Ulm
Bao et al. Integrated treatment technology of storage-mining inclined goaf under expressway

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190129