专利名称：：一种地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液的制作方法
技术领域：
：本发明是涉及煤矿井筒地面预注浆
技术领域：
所用的一种水泥浆，特别是一种煤炭注浆加固用速凝早强水泥浆液，适用于风化带、软弱夹层和破碎岩层注浆加固。
背景技术：
：煤矿井筒地面预注浆用于井筒开凿前围绕井筒位置打孔注浆。煤系地层具有明显的层状岩体结构特征，这些层状结构的岩体通常呈软、硬相间的互层状结构。在构造应力集中区，常见的硬岩层如石灰岩和石英砂岩等脆性岩层，往往局部破碎；软岩如粘土岩等塑性岩层，往往有切穿它的切层裂隙存在，富水性强且岩石强度低。从工程地质的角度出发，当井筒穿过破碎带和软弱夹层时需进行有效的注浆加固，防止凿井中出现片帮和坍塌事故。煤矿井筒注浆材料主要有水泥浆和粘土水泥浆，粘土水泥浆虽具有稳定性好，塑性强度高，析水率低等优良性能，但其结石体强度低，不适合加固岩体。目前水泥浆是煤炭井筒注浆加固的主要材料，但水泥浆结石率低，凝结时间长，早期强度低，尤其是粘度增长慢、抗水稀释能力差的缺陷一直难以改善。近年来，煤矿井筒注浆深度大都超过千米，随着注浆深度不断增加，破碎带和软弱夹层注浆加固也随之增多。
发明内容.*为了克服水泥浆凝结时间长、粘度增长缓慢、抗水稀释能力差的不足，本发明提供了一种适合破碎带和软弱夹层注浆加固的水泥浆液。该水泥浆利用复合外加剂的物理化学作用，实现了浆液粘度增长快，凝结时间短、早期结石体强度高。本发明所采用的技术方案是该煤矿注浆加固用速凝早强水泥浆液包括下组分，各组分按重量份计硅酸盐水泥100份、水100150份、速凝剂510份、无机盐1份、有机胺盐类早强剂0.1份。所述的硅酸盐水泥为北京兴发水泥有限公司提供的P0.42.5普通硅酸盐水泥。本发明所选择的速凝剂是硅酸钠，为液态硅酸钠，模数2.63.4。实施例选用北京红星泡花碱生产的波美度40、模数3.2的硅酸钠。水泥浆中掺入硅酸钠(Na20.nSi02)后可立刻生成大量的硅酸钙并析出二氧化硅胶体，从而显著改善了浆液流变性能。其反应式为Na20nSi02+Ca(0H)2+raH20—2Na0H+Ca0nSi02mH20反应中生成的NaOH进一步促进了水泥水化，生成的Ca(0H)2则加速了反应的进行。硅酸钠与氢氧化钙之间反应是较快的，随着反应过程的进行，胶质体越来越多，导致浆液粘度迅速增加，凝结时间縮短，结石体强度也越来越高。所述的无机盐为碳酸氢钠。所述的有机胺盐类早强剂为三乙醇胺盐酸盐，实施例选用北京恒业中远化工有限公司的产品；其与碳酸氢钠形成复合早强剂，促进后期水泥水化。本发明具有如下有益效果本发明的煤矿注浆加固用速凝早强水泥浆液，粘度增长快、抗水稀释'能力强、凝结时间短、早期结石体强度高，可极大提高注浆效果，适用于风化破碎带和软弱夹层注浆加固。具体实施例方式以下实施例分别从浆液基本物理力学性能、粘度增长规律对比说明浆液的优越性。测量了浆液的漏斗粘度、结石体早期抗压强度、维卡仪测量浆液的凝结时间、NXS-11A型旋转粘度计测量浆液的粘度时变性方程。实施例1、本实施例的煤矿注浆加固用速凝早强水泥浆液由下列组分组成P0.4.25普通硅酸盐水泥100kg、水100kg、硅酸钠5kg、碳酸氢钠lkg、三乙醇胺盐酸盐O.lkg。本实施例的水泥浆液初凝时间为5.2h，终凝时间为6.4h。'测量了浆液的早期抗压强度，见表l。浆液早期抗压强度表表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表l可以看出，浆液早期强度明显提高，在7h结石体抗压强度即可达到0.2MPa，12h抗压强度达到3.3MPa以上。软弱夹层和破碎带往往发育层面裂隙、构造大裂隙，富水性强且地下水流速快，因此浆液的抗水稀释能力高低决定加固效果。浆液的抗水稀释能力是由其粘度增长速率决定的，粘度增长快则浆液抗水分散能力强。浆液初始漏斗粘度为34s，具有良好的流动性；为了进一步表征浆液粘度增长规律，应用NXS-11A型旋转粘度计，系统地测量了浆液粘度时变性，测试结果见表2。粘度时变性测试结果表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例2、本实施例的煤炭注浆加固用.速耀早强水泥浆液由下列组分组成P0.42.5普通硅酸盐水泥100kg、水150kg、硅酸钠10kg、碳酸氢钠lkg、三乙醇胺盐酸盐O.lkg。本实施例的水泥浆液初凝时间为5.6h，终凝时间为6.9h。测量了浆液的早期抗压强度，见表3。浆液早期抗压强度表表3抗压强度/MPa<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表3可以看出，浆液早期强度明显提高，在8h结石体抗压强度即可达到0.27MPa，12h抗压强度达到2.5MPa以上。浆液初始漏斗粘度32s，流动性良好。系统地测试了浆液粘度时变性，测试结果见表4。浆液粘度时变性测试结果表4<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>备注1)B系统对比例1、本对比例的煤矿井筒注浆用水泥浆由下列组分组成P0.42.5普通硅酸盐水泥100kg、水100kg。本实施例的水泥浆液初凝时间为15.5h，终凝时间为18h。浆液粘度增长规律见表5。浆液粘度时变性测试结果表5<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>备注1)A系统对比例2、本对比例的煤矿井筒注浆用水泥浆由下列组分组成PO.42.5普通硅酸盐水泥100kg、水150kg。本对比例的水泥浆液初凝时间为19.5h，终凝时间为25h。结石体24h无抗压强度。..本对比例水灰比高，浆液为极不稳定的悬浮体系，因此浆液流变性测试结果不稳定；总体测试结果来看，粘度基本不增长。权利要求1、一种煤矿井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液，其特征在于包括下列组分，各组分按重量份计硅酸盐水泥100份、水100～150份、速凝剂5～10份、无机盐早强剂1份、有机胺盐类早强剂0.1份。2、根据权利要求1所述的煤矿井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液，其特征在于所述的硅酸盐水泥为P0.42.5普通硅酸盐水泥。3、根据权利要求1所述的煤炭井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液，其特征在于所述的速凝剂为硅酸钠。4、根据权利要求1所述的煤炭井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥桨液，其特征在于所述的无机盐为碳酸氢钠。5、根据权利要求1所述的煤炭井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液，其特征在于所述的有机胺盐类早强剂为三乙醇胺盐酸盐。全文摘要本发明公开了一种地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液。该煤矿井筒地面预注浆加固用速凝早强水泥浆液包括下组分，各组分按重量份计硅酸盐水泥100份、水100～150份、速凝剂5～10份、无机盐早强剂1份、有机胺盐类早强剂0.1份。该水泥浆初始粘度低，流动性好；但浆液粘度增长快，抗水稀释能力强，凝结时间短，早期结石体强度高。文档编号C09K8/467GK101633836SQ20091009150公开日2010年1月27日申请日期2009年8月26日优先权日2009年8月26日发明者宋雪飞,润徐,王正胜,籍晓龙,袁东锋,军郑申请人:北京中煤矿山工程有限公司