CN112624682A - 一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法 - Google Patents

一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法，包括如下质量份数的原料配方：粉煤灰30‑60份，煤矸石30‑60份，炉渣灰0‑40份，水泥0‑30份和氢氧化钠0‑5份。注浆步骤：将粉煤灰，煤矸石，炉渣灰和水泥和氢氧化钠按照预定比例混合，并加入一定量的水混合并置于搅拌机中搅拌，静置成型；采用钻孔设备对矿井灰岩含水层进行钻孔作业，一次性钻孔到底然后进行注浆，最底端的一段注浆完成后，采用止浆塞将注浆的一段堵住，再开始注浆下一段；钻孔注浆完成后，采用注浆的方式封堵裂隙。本发明材料充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备，具有充分利用现有固废、节约能源、保护社会环境等有益效果。

Description

一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法。
背景技术
矿山水害治理注浆加固注浆材料消耗量很大，尤其是煤层顶板注浆加固时，一般水泥浆液凝固时间长，在裂隙中不易停留，水泥价格昂贵，不具有可控性、经济性。
目前，矿山水害治理注浆加固主要使用的注浆材料有以下四类：
(1)粉煤灰-粘土-水泥浆：目前主要利用粉煤灰的充填作用，粉煤灰占比最大，国内运用比较普遍。粉煤灰价格比水泥低，在充填注浆过程中，粉煤灰可以替代水泥，但是粉煤灰的掺入量不能太高，太高反而强度降低；粘土的加入可以提高浆液中颗粒分散性，随着粘土含量的增加，浆液粘度也有所降低，增强浆液流动性。粘土取材方便、价格低廉，适合需要大量浆液填充注浆时。但是粉煤灰-粘土-水泥浆随着水灰比的增加，粘度减小、强度降低，不适合需要一定强度的加固注浆。
(2)粘土水泥浆：粘土取材方便、价格低廉，粘土水泥浆已在河南等地区得到广泛应用，但粘土水泥浆凝固时间长、可控性较差、强度较低，不适合快速封堵注浆。
(3)纯水泥浆：使用率较高，在国际上较为普遍，具有凝胶强度高、凝胶体耐久性好、环保无污染等优点，但是价格依然偏高。
(4)高分子浆材：凝胶强度低，凝胶体耐久性差，易产生污染；价格昂贵，对于注浆量非常大的煤层底板加固工程不是好的选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料及方法，本发明以粉煤灰、煤矸石、炉渣灰和水泥为主要原料制备注浆材料，该材料充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备，缓解了现有技术中水泥生产能耗大、矿井灰岩含水层注浆封堵及加固等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰30-60份，煤矸石30-60份，炉渣灰0-40份，水泥0-30份和氢氧化钠0-5份。其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
在一些实施方式中，所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为50～100目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
在一些实施方式中，所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为10～20目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
在一些实施方式中，所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10～20目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
在一些实施方式中，所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
在一些实施方式中，所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法，包括如下步骤：
S101：将粉煤灰，煤矸石，炉渣灰和水泥和氢氧化钠按照预定比例混合，并加入一定量的水混合并置于搅拌机中搅拌，静置成型；用于后续的注浆作业；S102：采用钻孔设备对矿井灰岩含水层进行钻孔作业，一次性钻孔到底然后进行注浆，最底端的一段注浆完成后，采用止浆塞将注浆的一段堵住，再开始注浆下一段；分段注浆能够加快注浆进度。S103：钻孔注浆完成后，采用注浆的方式封堵裂隙。
在一些实施方式中，在注浆前先进行压水作业。这样能够提高注浆效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以粉煤灰、煤矸石、炉渣灰和水泥为主要原料制备注浆材料，该材料充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备，缓解了现有技术中水泥生产能耗大、矿井灰岩含水层注浆封堵及加固等问题，具有充分利用现有固废、节约能源、保护社会环境等有益效果。
附图说明
图1为本发明用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石30份，炉渣灰20份，水泥10份和碱激发剂氢氧化钠3份。水100份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为60目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
图1展示了本发明用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法的流程图，如图1所示，本实施例提供了一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法，包括如下步骤：
S101：将粉煤灰，煤矸石，炉渣灰和水泥和氢氧化钠按照预定比例混合，并加入一定量的水混合并置于搅拌机中搅拌，静置成型；用于后续的注浆作业；S102：采用钻孔设备对矿井灰岩含水层进行钻孔作业，一次性钻孔到底然后进行注浆，最底端的一段注浆完成后，采用止浆塞将注浆的一段堵住，再开始注浆下一段；分段注浆能够加快注浆进度。S103：钻孔注浆完成后，采用注浆的方式封堵裂隙。
在注浆前先进行压水作业。这样能够提高注浆效果。
实施例2
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石30份，炉渣灰20份，水泥10份和碱激发剂氢氧化钠3份。水150份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为50目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例3
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰30份，煤矸石30份，炉渣灰20份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水100份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为80目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例4
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰30份，煤矸石30份，炉渣灰20份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水150份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为70目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例5
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石20份，炉渣灰20份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水100份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为100目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例6
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石20份，炉渣灰20份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水150份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为100目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为15目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例7
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石30份，炉渣灰10份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水100份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为90目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为15目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
实施例8
一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰40份，煤矸石30份，炉渣灰10份，水泥20份和碱激发剂氢氧化钠3份。水150份，其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为100目。使用的粉煤灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为20目。使用的煤矸石为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为15目。使用的炉渣灰为煤矿所产废弃物，充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备。
所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。易于取材，这样能更好的控制生产成本。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
对以上8个实施例制得的注浆材料进行性能测试，测试结果如下表：
Figure BDA0002224764220000091
Figure BDA0002224764220000101
本发明以粉煤灰、煤矸石、炉渣灰和水泥为主要原料制备注浆材料，该材料充分利用了工业废弃物，能够减少对环境的影响，成本低廉，易于制备，缓解了现有技术中水泥生产能耗大、矿井灰岩含水层注浆封堵及加固等问题，具有充分利用现有固废、节约能源、保护社会环境等有益效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料配方：
粉煤灰30-60份，煤矸石30-60份，炉渣灰0-40份，水泥0-30份和氢氧化钠0-5份。其中，粉煤灰，煤矸石，炉渣灰均来源于工业固体废弃物。
2.根据权利要求1所述的用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，所述粉煤灰为煤矿所产废弃物，粒度为50～100目。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，所述煤矸石为煤矿所产废弃物，粒度为10～20目。
4.根据权利要求1所述的用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，所述炉渣灰为煤矿所产废弃物，粒度为10～20目。
5.根据权利要求1所述的用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，所述水泥为市售普通425硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆材料，其特征在于，所述氢氧化钠为市售氢氧化钠。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：将粉煤灰，煤矸石，炉渣灰和水泥和氢氧化钠按照预定比例混合，并加入一定量的水混合并置于搅拌机中搅拌，静置成型；
S102：采用钻孔设备对矿井灰岩含水层进行钻孔作业，一次性钻孔到底然后进行注浆，最底端的一段注浆完成后，采用止浆塞将注浆的一段堵住，再开始注浆下一段；
S103：钻孔注浆完成后，采用注浆的方式封堵裂隙。
8.根据权利要求7所述的用于矿井灰岩含水层改造的大掺量固废注浆方法，其特征在于，在注浆前先进行压水作业。
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