[發明專利]一種礦山用粉煤灰基注漿充填材料

無效

• 申請號: 200810233536.2
• 申請日: 2008-11-06
• 公開（公告）號: CN101407395A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 楊溢;孫偉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/08
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐玲菊

技術領域

本發明涉及一種注漿充填材料，具體是一種礦山用粉煤灰注漿充填材料，屬于地下建筑物注漿材料技術領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人類對礦產資源的需求越來越大。隨著礦產資源的大規模開發和利用，我國礦山開采深度在逐年加深，礦山開采過程中形成了龐大的地下巖體工程系統，它的穩定情況與礦山建設、生產設計、施工、建設投資、生產成本和礦產資源的綜合利用等，有著非常密切的關系。因而礦山巖體的穩定性越來越受到人們的關注。目前主要采用注漿加固技術來保持礦山巷道和采場的穩定性，處理采空區，以及解決多裂隙和破碎圍巖巷道維護問題。

注漿充填材料的選擇是注漿充填工程中的一個重要組成部分，也是限制其能否被大規模應用于礦山的重要因素。注漿工程中，最常用的注漿材料是普通硅酸鹽水泥，在某些情況下也采用礦渣水泥、火山灰水泥等。水泥漿具有結石體強度高，既可防滲又可加固地基，而且原材料成本低，因而被廣泛應用在注漿工程中。但水泥漿同時又存在下列缺點：析水率大，穩定性、可灌性差，膠凝時間長，尤其在地下水流速較大的情況下，漿液易被沖刷和稀釋，從而影響注漿效果。此外，由于水泥顆粒較粗，通常只能灌注到直徑大于0.2mm的孔隙、裂隙中，而不易灌注到細小的裂隙中。為此有人開發了超細水泥和各種化學注漿材料，超細水泥具有較高的滲透性，能灌注到滲透系數為10^-3～10^-4cm/s的細砂層和巖層的細裂隙中，但超細水泥的高成本卻又制約了它的應用范圍。化學注漿材料在一定程度上也滿足了微細裂縫注漿施工的要求，但化學漿液大都帶有毒性，且價格偏貴，膠凝強度低，因而隨著環境保護的加強，許多國家已明令禁止使用化學漿液。因此，開發既能滿足礦山實際需要，又經濟、環保，且技術上可行的新型注漿材料，一直是科技人員十分關注的研究課題。

粉煤灰是火力發電廠的工業廢料，因其排放量大而嚴重污染環境，占用耕地面積，危害人們的身體健康，若不能充分加以利用和開發，將成為一大公害。粉煤灰的研究，國外早在上世紀五十年代前就已開始。國內粉煤灰研究起步于六十年代后期，到八十年代，開始引進、消化國外先進的粉煤灰利用技術，同時綜合利用及開發才真正引起人們的重視。由于粉煤灰的化學組成與水泥的化學組成十分相似，因此多年來，一直作為水泥的活性混合外摻料在混凝土中得到了廣泛應用，而且應用水平也比較高，已成為混凝土必不可少的成分。但是粉煤灰在注漿工程中的應用不多，主要是因為粉煤灰的活性較低，易引起早期強度過低，不能滿足注漿充填工程的要求。如果能大幅度激發粉煤灰的活性，提高早期強度，在滿足礦山注漿技術要求的情況下，能夠在注漿充填工程中大量使用粉煤灰，將對粉煤灰的應用范圍的擴大起重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以粉煤灰為主要原料，水泥、石灰為輔料，其它成分為摻和料的礦山用注漿充填材料，使灌注漿液具有較高的穩定性、流動性，以及結石體強度高、環保、經濟等優點。

本發明通過下列技術方案完成：一種礦山用粉煤灰基注漿充填材料，其特征在于由下列質量比的原料組成：

粉煤灰????40～80％，

水泥??????10～50％，

石灰??????5～18％，

摻和料????余量。

本發明提供的注漿充填材料其主要成分是粉煤灰，輔料是水泥和石灰，摻和料是石膏、硫酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈣、碳酸鈉、減水劑中的一種或幾種。

所述減水劑為萘系高效減水劑、木質素磺酸鹽類、羧酸鹽系高效減水劑中的一種或幾種。

所述水泥為普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥。

通常情況下，由于粉煤灰的活性未能被充分的激發出來，因而易造成注漿結石體強度低。本發明通過大量試驗，得出一系列能夠有效激發粉煤灰活性的復合外加劑，即硫酸鹽、碳酸鹽、強堿、氯鹽、減水劑中的一種或幾種，摻入這些有激發活性作用的外劑后，能夠有效提高粉煤灰基注漿充填材料的注漿結石體強度，提高漿液的穩定性，可使漿液結石體3d抗壓強度達1～3MPa，7d抗壓強度達3～8.5MPa，28d抗壓強度達8～18MPa，且漿液結實率接近100％。

本發明可根據不同工程的要求進行設計、調節漿材的配比，能夠做到充分利用漿材的各種性能，做到不浪費材料，節約成本。

本發明的技術原理根本就是瓦解粉煤灰結構，釋放被禁錮在內部的活性SiO₂和Al₂O₃，將網絡高聚體解聚成具有活性的低聚合度硅鋁酸鹽膠體物。其機理通過下面三個主要步驟：