一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物及制备方法与流程

1.本发明涉及注浆组合物技术领域，具体是一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物及制备方法。


背景技术：

2.我国灰岩岩溶面积大，分布广，面积大约有2mkm2，约占全国总面积的五分之一。这些地区也正是重要的煤产地。有60％的煤矿不同强度地受到底板岩溶承压水的威胁，受水害的面积和严重程度均居世界各主要采煤国家的首位。在长期大规模的开发中，浅部资源的逐渐减少和枯竭，地下开采的深度也越来越大。目前，不少矿井已进入深部开采，最深的已将近1500m。煤层底板承受岩溶承压水的压力很大，水压值已达到2.0～6.5mpa。另外，煤层与其下伏的灰岩岩溶含水层之间的隔水层厚度一般只有10～20m，最大可达50～60m，突水的机率大增，淹井的事故也逐年上升。
3.因此含水层的注浆改造成为煤矿含水层改性普遍做法，注浆后在含水层与隔水层之间形成新的人工隔水层，阻止含水层内水突入采煤区，同时提高煤层顶板的强度，目前的注浆多为水泥浆，由水泥以及骨料混合成，当含水层较厚时会对煤层顶板造成压力影响。为此，发明人综合各类因素提出了一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物及制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物，包括主基料、辅料以及连联组合物；
7.所述主基料包括水泥、粉煤灰以及水；
8.所述辅料包括膨胀添加物、烧碱以及熟石灰；
9.所述连联组合物包括金属屑以及纤维碎料；
10.主基料、辅料以及连联组合物混合成具有流动性浆料。
11.作为本发明的进一步方案：
12.以质量份计，所述主基料包括水泥40～70份、粉煤灰10～18份以及水30～90份；
13.所述辅料包括烧碱5～12份、熟石灰5～10份以及膨胀添加物10～20份；
14.所述连联组合物包括以下质量份原料：金属屑5～15份以及纤维碎料1～10份。
15.作为本发明的再进一步方案：所述膨胀添加物为有机化合物和/或无机化合物。
16.作为本发明的再进一步方案：包括加强膨胀剂0.1～2份、早强剂1～3份、蛭石3～5份、堇青石3～5份以及聚偏氟乙烯3～5份。
17.作为本发明的再进一步方案：所述加强膨胀剂包括硫铝酸钙类、氧化钙～硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或多种的混合物。
18.作为本发明的再进一步方案：所述早强剂为氯化钙、氯化钠、氯化铝、氯化锂中的
一种或多种的混合物。
19.上述注浆组合物的制备方法，包括如下步骤：
20.s1、制备a组分，按量称取水泥以及粉煤灰；粉煤灰与水泥混合搅拌均匀制得a组分；
21.s2、制备b组分，按量称取连联组合物，将连联组合物过筛，然后过筛后的连联组合物加入a组分中，混合均匀制得b组分；
22.s3、制备c组分，按量称取辅料和水；将辅料与水混合搅拌均匀制得c组分；
23.s4、制备流动性的注浆组合物，将b组分与c组分混合搅拌均匀制得d组分,预热并进行磁场活化d组分，加水调配制备流动性的浆料。
24.作为本发明的再进一步方案：
25.所述s1、制备a组分包括如下步骤：
26.s11、将水泥与粉煤灰原料过筛，将水泥与粉煤灰中含有的渣块粉碎、研磨并筛分，随后分别与过筛后的水泥与粉煤灰混合搅拌均匀；
27.s12、按量称取过筛后的水泥以及粉煤灰；
28.s13、将过筛后的水泥以及粉煤灰混合后，在加热炉中进行无氧高温活化，并无氧冷却至常温，制得a组分。
29.作为本发明的再进一步方案：
30.所述s2、制备b组分包括如下步骤：
31.s21、将连联组合物中金属屑以及纤维碎料分别过筛，
32.s22、对连联组合物中金属屑进行浸液除锈，随后风干；
33.s23、按量称取连联组合物，并加入到a组分中；搅拌均匀制得b组分。
34.作为本发明的再进一步方案：
35.所述s4制备流动性的注浆组合物包括如下步骤：
36.s41、将b组分缓慢加入c组分中，同步搅拌；
37.s42、通入电磁线圈，并接入高频电流，进行预热同时对连联组合物中金属屑进行磁性活化；
38.s43、加水调配制备流动性的浆料。
39.与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的有益效果：
40.1、本发明中膨胀添加物内加入蛭石与堇青石，水泥凝结释放的热量促使蛭石受热膨胀，膨胀时可以在主体层内固定空间，同时堇青石耐热好，使得主体层的整体重量得到降低，同时不大幅损失隔水性能，降低注浆层对煤层顶板的压力影响；
41.2、本发明中加入金属屑以及纤维碎料促成组合物之间的粘结，使得整个改造层整体度高，提高注浆防水层的整体防隔水寿命；
42.3、本发明中该组合物制作流程简单，效率高，制成的注浆液注浆后可以形成稳定可靠的隔水层，有效对含水层内水进行隔离以及煤层顶板的裂隙封堵。
附图说明
43.图1为一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物的制备方法的制备流程图。
44.图2为一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物的制备方法中步骤1的流程图。
45.图3为一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物的制备方法中步骤2的流程图。
46.图4为一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物的制备方法中步骤4的流程图。
具体实施方式
47.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
48.实施例一，请参阅图1～4，一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物，包括主基料、辅料以及连联组合物；
49.所述主基料包括水泥、粉煤灰以及水；
50.所述辅料包括膨胀添加物、烧碱以及熟石灰；
51.所述连联组合物包括金属屑以及纤维碎料；
52.主基料、辅料以及连联组合物混合成具有流动性浆料；
53.以质量份计，所述主基料包括水泥40份、粉煤灰10份以及水30份；
54.所述辅料包括烧碱5份、熟石灰5份以及膨胀添加物10份；
55.所述连联组合物包括以下质量份原料：金属屑5份以及纤维碎料1份；
56.所述膨胀添加物为有机化合物和/或无机化合物；包括加强膨胀剂0.1份、早强剂1份、蛭石3份、堇青石3份以及聚偏氟乙烯3份；
57.所述加强膨胀剂包括硫铝酸钙类、氧化钙～硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或多种的混合物；
58.所述早强剂为氯化钙、氯化钠、氯化铝、氯化锂中的一种或多种的混合物；
59.上述注浆组合物的制备方法，包括如下步骤：
60.s1、制备a组分，按量称取水泥以及粉煤灰；粉煤灰与水泥混合搅拌均匀制得a组分；
61.s2、制备b组分，按量称取连联组合物，将连联组合物过筛，然后过筛后的连联组合物加入a组分中，混合均匀制得b组分；
62.s3、制备c组分，按量称取辅料和水；将辅料与水混合搅拌均匀制得c组分；
63.s4、制备流动性的注浆组合物，将b组分与c组分混合搅拌均匀制得d组分,预热并进行磁场活化d组分，加水调配制备流动性的浆料。
64.所述s1、制备a组分包括如下步骤：
65.s11、将水泥与粉煤灰原料过筛，将水泥与粉煤灰中含有的渣块粉碎、研磨并筛分，随后分别与过筛后的水泥与粉煤灰混合搅拌均匀；
66.s12、按量称取过筛后的水泥以及粉煤灰；
67.s13、将过筛后的水泥以及粉煤灰混合后，在加热炉中进行无氧高温活化，并无氧冷却至常温，制得a组分。
68.所述s2、制备b组分包括如下步骤：
69.s21、将连联组合物中金属屑以及纤维碎料分别过筛，
70.s22、对连联组合物中金属屑进行浸液除锈，随后风干；
71.s23、按量称取连联组合物，并加入到a组分中；搅拌均匀制得b组分。
72.所述s4制备流动性的注浆组合物包括如下步骤：
73.s41、将b组分缓慢加入c组分中，同步搅拌；
74.s42、通入电磁线圈，并接入高频电流，进行预热同时对连联组合物中金属屑进行磁性活化；
75.s43、加水调配制备流动性的浆料。
76.本实施例制成的注浆组合物，适合于含水层水量适均或较少，含水层构造复杂度低时进行使用，可以兼顾含水层改造要求以及成本控制。
77.实施例二，请参阅图1～4，一种煤矿松散含水层改造用注浆组合物，包括主基料、辅料以及连联组合物；
78.所述主基料包括水泥、粉煤灰以及水；
79.所述辅料包括膨胀添加物、烧碱以及熟石灰；
80.所述连联组合物包括金属屑以及纤维碎料；
81.主基料、辅料以及连联组合物混合成具有流动性浆料；
82.以质量份计，所述主基料包括水泥70份、粉煤灰18份以及水90份；
83.所述辅料包括烧碱12份、熟石灰10份以及膨胀添加物20份；
84.所述连联组合物包括以下质量份原料：金属屑15份以及纤维碎料10份；
85.所述膨胀添加物为有机化合物和/或无机化合物；包括加强膨胀剂2份、早强剂3份、蛭石5份、堇青石5份以及聚偏氟乙烯5份；
86.所述加强膨胀剂包括硫铝酸钙类、氧化钙～硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或多种的混合物；
87.所述早强剂为氯化钙、氯化钠、氯化铝、氯化锂中的一种或多种的混合物；
88.上述注浆组合物的制备方法，包括如下步骤：
89.s1、制备a组分，按量称取水泥以及粉煤灰；粉煤灰与水泥混合搅拌均匀制得a组分；
90.s2、制备b组分，按量称取连联组合物，将连联组合物过筛，然后过筛后的连联组合物加入a组分中，混合均匀制得b组分；
91.s3、制备c组分，按量称取辅料和水；将辅料与水混合搅拌均匀制得c组分；
92.s4、制备流动性的注浆组合物，将b组分与c组分混合搅拌均匀制得d组分,预热并进行磁场活化d组分，加水调配制备流动性的浆料。
93.所述s1、制备a组分包括如下步骤：
94.s11、将水泥与粉煤灰原料过筛，将水泥与粉煤灰中含有的渣块粉碎、研磨并筛分，随后分别与过筛后的水泥与粉煤灰混合搅拌均匀；
95.s12、按量称取过筛后的水泥以及粉煤灰；
96.s13、将过筛后的水泥以及粉煤灰混合后，在加热炉中进行无氧高温活化，并无氧冷却至常温，制得a组分。
97.所述s2、制备b组分包括如下步骤：
98.s21、将连联组合物中金属屑以及纤维碎料分别过筛，
99.s22、对连联组合物中金属屑进行浸液除锈，随后风干；
100.s23、按量称取连联组合物，并加入到a组分中；搅拌均匀制得b组分。
101.所述s4制备流动性的注浆组合物包括如下步骤：
102.s41、将b组分缓慢加入c组分中，同步搅拌；
103.s42、通入电磁线圈，并接入高频电流，进行预热同时对连联组合物中金属屑进行磁性活化；
104.s43、加水调配制备流动性的浆料。
105.本实施例制成的注浆组合物，适合于含水层水量适均或较多，含水层构造复杂度高时进行使用，可以很好的对含水层以及构造复杂带进行有效改造以及封堵，对矿井突水情况有突出的改善效果。
106.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
107.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。