一种改性尾砂浆及其制浆注浆工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性尾砂浆，所述改性尾砂浆由以下重量份数的各组分组成：水：1.0～1.4；水泥：1.0；尾砂：1.5～2.5；黏土：0.2～0.5。所述尾砂为粒径大小在10～100μm范围内的分级尾砂；所述黏土的粒径在0.002～0.5mm范围内，且所述黏土按质量百分比由以下组分组成：黏粒：20％-40％，粉粒：50％-70％，砂粒：0.5％-10％。所述水泥为普通硅酸盐散装P.032.5水泥。本发明还公开了一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，按照以下工艺步骤进行：1)制备本发明所述的改性尾砂浆；2)将制成的改性尾砂浆通过柱塞泵输送注入注浆孔。
【专利说明】一种改性尾砂浆及其制浆注浆工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于矿山防治水和地基加固补强领域，特别是矿山帷幕注浆堵水工程；具 体涉及一种应用于注浆工程的改性尾砂浆及其注浆工艺。
【背景技术】
[0002] 注浆工程广泛应用于矿山防治水和地基加固补强等领域。随着我国矿产的进一步 开发利用，大水难采矿床越来越多，通过对矿床整体或局部注浆防治水是保证矿体安全开 采的重要措施。矿山防治水的注浆工程是通过高压将浆液注入含水层的空洞和裂隙之中， 达到封堵导水通道、降低含水层渗透性、提高抗压强度的目的。所以浆液材料的适用性是注 浆工程实施效果的重要保证。
[0003] 尾砂作为金属矿山选矿的主要排放废物，给周边安全及环境带来极大的影响。所 以，在注浆工程中大量使用水泥一一尾砂浆；一方面不仅取材方便，价格低廉，而且存量充 足，能满足充填注浆工程的大量使用；另一方面变废为宝，减少尾砂排放，促进绿色矿山建 设。
[0004] 工程实际应用中，水泥一一尾砂浆初凝时间比较长，一般在10小时以上，且注浆过 程中容易离析，可注性能降低。特别是在水下注浆时，水泥一一尾砂浆由于其离析现象，一 方面水泥易随水流流失，导致水泥和尾砂分离成层状沉积，空洞裂隙难以充填圆满而形成 有效的堵水屏障，同时造成注浆材料的浪费；另一方面，尾砂浆难以进入细小裂隙，扩散范 围不足，影响堵水效果，给工程留下隐患。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种适应性强、黏稠度高、离析率低且输送和 灌输性能强的改性尾砂浆。
[0006] 为了实现本发明的上述目的，本发明的一种改性尾砂浆，所述改性尾砂浆由以下 重量份数的各组分组成：
[0007] 水 1.0?1.4 水泥1.0 尾砂 1. 5?2. 5 黏土 0. 2?0. 5
[0008] 且所述尾砂为粒径大小在10?100 μ m范围内的分级尾砂，其化学成分为Si02、 A1203, CaO,挥发分和水分。
[0009] 进一步地，所述黏土的粒径在0. 002?0. 5mm范围内。且所述黏土按质量百分比 由以下组分组成：
[0010] 黏粒 20%-40%
[0011] 粉粒 50%-70%
[0012] 砂粒 0.5%-10%
[0013] 进一步地，所述水泥为普通硅酸盐散装P. 032. 5水泥。
[0014] 进一步地，所述改性尾砂浆各成分的重量份数为：
[0015] 水：1. 2,水泥：1. 0,尾砂：1. 8,黏土 ：0. 2 ;
[0016] 或：水：1. 0,水泥：1. 0,尾砂：1. 7,黏土 ：0. 3 ;
[0017] 或：水：1. 3,水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ;
[0018] 或：水：1. 1，水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ;
[0019] 或：水：L 1，水泥：L 0,尾砂：L 5,黏土 ：0· 5 ;
[0020] 或：水：1· 4,水泥：1· 0,尾砂：2· 6,黏土 ：0· 4。
[0021] 相比于现有技术，本发明的一种改性尾砂浆，通过向水泥--尾砂浆中添加黏土， 采用经过反复实验得出的合理成分配比，制成一种新型的改性尾砂浆，增加了改性尾砂浆 浆液的黏稠度，改善浆液的适应性，大幅降低尾砂的离析率，提高浆液输送和灌注性能。另 夕卜，由于黏土颗粒细小，搅拌后呈黏胶状态，黏胶既能携带尾砂颗粒运移，通过高压进入地 层的细微裂隙，又能充填尾砂颗粒之间的孔隙，从而降低改性尾砂浆结石体的孔隙率，增强 结石体的抗渗性能。
[0022] 本发明还提供一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，该改性尾砂浆可为上述的任一配 比的改性尾砂浆。一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，按照以下工艺步骤进行：
[0023] 1)将黏土与水按比例搅拌约IOmin后生成黏土原浆；再将黏土原浆、尾砂和水泥 三者按比例混合，搅拌10?15min制成改性尾砂浆；所述改性尾砂浆各组分的重量份数 为：
[0024] 水 I. 0?1. 4 水泥1.0 尾砂 L 5?2. 5 黏土 0. 2?0. 5
[0025] 2)将制成的改性尾砂浆通过柱塞泵输送注入注浆孔。
[0026] 进一步地，所述改性尾砂浆各成分的重量份数为：
[0027] 水：1· 2,水泥：1· 0,尾砂：1· 8,黏土 ：0· 2 ;
[0028] 或：水：1· 0,水泥：1· 0,尾砂：1· 7,黏土 ：0· 3 ;
[0029] 或：水：1· 3,水泥：1· 0,尾砂：1· 6,黏土 ：0· 4 ;
[0030] 或：水：L 1，水泥：L 0,尾砂：L 6,黏土 ：0· 4 ;
[0031] 或：水：1· 1，水泥：1· 0,尾砂：1· 5,黏土 ：0· 5 ;
[0032] 或：水：1· 4,水泥：1· 0,尾砂：2· 6,黏土 ：0· 4。
[0033] 相比于现有技术，本发明的一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，采用本发明所公开 的尾砂浆成分配比，具有以下优点：①以尾砂为主材，减少矿山尾砂排放量，节约资源，保护 环境，促进绿色矿山建设；②改善尾砂浆液的性能，降低尾砂浆液离析率，提高浆液的可注 性能；③提高浆液结石率，明显降低浆液结石体的渗透性，提高堵水率，浆液的结石体强度 满足工程要求；④浆液材料来源广泛，价格低廉，减少工程投资；⑤技术工艺流程简单，可 在注浆堵水工程领域广泛推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中：
[0035] 图1是本发明的一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0036] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037] 由于凡口铅锌矿矿床水文地质条件复杂，因此通常实施地面帷幕注浆工程防治 水。帷幕注浆堵水工程地段勘察钻孔揭露地层自上而下为：第四系黏土层（Q)、壶天群白云 质灰岩（C 2+3ht)、石碳系大唐阶泥质灰岩（C1)、泥盆系天子岭组花斑状灰岩（D3O。其中，壶 天群白云质灰岩是主要含水层，也是帷幕注浆堵水的主要对象。矿区东南部主要进水通道 是本新型实施的主要地段。该地段壶天群白云岩（C 2+3ht)分布在标高50.61?-104. 7m，平 均厚度122. 16m，呈东高西低，钻孔见溶洞率94. 7 %，大于Im的溶洞共有41个，占46. 1 %， 最大溶洞高9. 5m。溶洞、溶蚀裂隙多发育于-40m标高以上，溶洞形态多呈针孔状、沟状、蜂 窝状，发育不均，地下水活动极为强烈，平均岩溶率9. 77% ;-40m标高以下溶蚀现象较少，平 均岩溶率为4. 32%。整个地段钻孔平均单位吸水率58. OlLu。地下水水力梯度为0. 12? 0. 16〇
[0038] 针对上述水文地质条件下的地面帷幕注浆堵水工程，本发明提供了一种改性尾砂 浆，所述改性尾砂浆由以下重量份数的各组分组成：
[0039] 水 1.0?1.4 水泥1.0 尾砂 1. 5?2. 5 黏土 0. 2?0. 5
[0040] 具体地，以下结合表格详细说明本发明的改性尾砂浆的浆液性能指标。
[0041] 由于本发明的一种改性尾砂浆主要针对注浆工程，特别是矿山帷幕注浆堵水工 程；因此，为节约成本，尾砂主要选自选矿尾砂，黏土选自工程周边山地的山地土，水泥选用 普通硅酸盐散装P. 032. 5水泥。
[0042] 请参阅表1，筛选黏土时，首先在周边山地按照网格状采取不同地点和深度的3组 样品，每组3个样，共9个样品，按照《工程地质勘察规范》技术标准确定，塑性指数在10? 17为粉质黏土，塑性指数大于17为黏土。
[0043] 表1坡地黏土取样分析物理性质参数表
[0044]
【权利要求】
1. 一种改性尾砂浆，其特征在于：所述改性尾砂浆由以下重量份数的各组分组成： 水 1.0?1.4 水泥1.0 尾砂 1. 5?2. 5 黏土 0. 2?0. 5 且所述尾砂为粒径大小在10?100μm范围内的分级尾砂；
2. 根据权利要求1所述的一种改性尾砂浆，其特征在于：所述黏土的粒径大小在 O. 002?0. 5mm范围内；且所述黏土按质量百分比由以下组分组成： 黏粒 20% -40% 粉粒 50% -70% 砂粒 0.5%-10%
3. 根据权利要求2所述的一种改性尾砂浆，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐散装 P. 032. 5 水泥。
4. 根据权利要求3所述的一种改性尾砂浆，其特征在于：所述改性尾砂浆各成分的重 量份数为：水：1.2,水泥：1. 0,尾砂：1. 8,黏土 ：0.2 ; 或：水：1. 0,水泥：1. 0,尾砂：1. 7,黏土 ：0. 3 ; 或：水：1. 3,水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ; 或：水：1. 1，水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ; 或：水：1. 1，水泥：1. 0,尾砂：1. 5,黏土 ：0. 5 ; 或：水：1. 4,水泥：1. 0,尾砂：2. 6,黏土 ：0. 4。
5. -种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，按照以下工艺步骤进行： 1) 将黏土与水按比例搅拌约IOmin后生成黏土原浆；再将黏土原浆、尾砂和水泥三者 按比例混合，搅拌10?15min制成改性尾砂浆；所述改性尾砂浆各组分的重量份数为： 水 1.0?1.4 水泥1.0 尾砂 1. 5?2. 5 黏土 0. 2?0. 5 2) 将制成的改性尾砂浆通过柱塞泵输送注入注浆孔。
6. 根据权利要求5所述的一种改性尾砂浆的制浆注浆工艺，其特征在于：所述改性尾 砂浆各成分的重量份数为：水：1.2,水泥：1. 0,尾砂：1. 8,黏土 ：0.2 ; 或：水：1. 0,水泥：1. 0,尾砂：1. 7,黏土 ：0. 3 ; 或：水：1. 3,水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ; 或：水：1. 1，水泥：1. 0,尾砂：1. 6,黏土 ：0. 4 ; 或：水：1. 1，水泥：1. 0,尾砂：1. 5,黏土 ：0. 5 ; 或：水：1. 4,水泥：1. 0,尾砂：2. 6,黏土 ：0. 4。
【文档编号】C04B14/10GK104446241SQ201410637304
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】姚曙, 欧阳仕元, 王军, 赵恰, 曹文生, 杨柱, 贾会业, 曹南山, 林以齐, 杜向红, 李栋, 张艳 申请人:深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿, 长沙矿山研究院有限责任公司