[發明專利]一種超深凍結孔置換用緩凝水泥漿組合物及其制備方法

無效

• 申請號: 201010554847.6
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102060487A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 王宗金;陳新年;奚家米;宋波
• 申請（專利權）人: 中煤特殊鑿井（集團）有限責任公司;西安科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

技術領域

本發明涉及緩凝水泥漿組合物，具體涉及一種超深凍結孔置換用緩凝水泥漿組合物。

背景技術

凍結法鑿井是在井筒開鑿前，用人工制冷的方法，將井筒周圍地層凍結成封閉的圓筒凍結壁，以抵抗地壓，隔絕地下水和井筒的聯系，然后在凍結壁的保護下進行掘砌工作的一種特殊施工方法。

近年來，隨著深層煤炭及各種礦體的開發，井筒深度不斷加大。為確保井筒安全順利施工，常采用表土段凍結和基巖段注漿的方法施工。這種做法需要凍結、注漿兩套工藝，工期長、投資多、速度慢，為此，不少井筒采用一次凍全深的方法，將凍結深度延長到井筒底部10m左右，對表土層和基巖一起凍結，為打干井創造條件，都取得了很好的效果。特別是西部地區部分井筒上覆巖層均為破碎軟巖，含水量大，也基本采用一次凍全深的方法進行施工。采用一次凍全深方法施工時，由于凍結管需穿過井底馬頭門等硐室，井筒到底后，凍結壁自然解凍，大量涌水和泥砂可能通過凍結管與圍巖間的環形空間涌入井底，嚴重時可能造成突水淹井事故。如山東兗州楊莊煤礦，就曾因大量涌水通過凍結管與圍巖間的環形空間涌入井底而發生淹井事故，不僅造成了嚴重的經濟損失，還延長了建井工期。為了保證施工安全，防止突水淹井事故發生，應在凍結孔施工時采取一定措施，實際工程中，常采用緩凝水泥漿置換凍結孔內粘土漿，封堵凍結管與圍巖間的環形空間，做到既不影響凍結管下放，又能使環形空間不透水。但是隨著一次凍全深井筒凍結深度的不斷加深，對置換用緩凝水泥漿漿液穩定性、漿液凝固時間、水泥漿固結體強度等都有了更高的要求，因此開展超深凍結孔置換用緩凝水泥漿對凍結法施工具有重要的意義和很強的實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種漿液穩定，初凝時間＞20小時，水泥漿結石體28天抗壓強度達到地下水壓力的2倍以上，有良好的和易性與可泵性，結石率要大于90％，泌水率為3％～9％的一種深凍結孔置換用緩凝水泥漿組合物。

本發明的另一目的是提供組合物的制備方法。

為了實現發明目的，本發明的技術方案是這樣解決的：一種超深凍結孔置換用緩凝水泥漿組合物，該組合物由硅酸鹽水泥、緩凝減水劑、穩定劑，水組成，本發明的特殊之處在于按質量比由水∶水泥＝1份∶0.7份～1份∶1.5份制備成緩凝硅酸鹽水泥漿，其中添加的緩凝減水劑應占水泥質量的0.1份～0.3份，添加的穩定劑應占水泥質量的0份～10份，所述穩定劑為膨潤土。

所述的緩凝減水劑為JS-1型緩凝劑，所述的JS-1型緩凝劑由羥基羧酸及其無機鹽類組成，所述的羥基羧酸為檸檬酸或酒石酸的一種，或兩種同時添加，所述的無機鹽類為硫酸鹽、硼酸鹽的一種，或兩種同時添加，按質量比其中羥基羧酸占50份～70份，無機鹽類占30份～50份。

一種緩凝水泥漿組合物的制備方法，按下述步驟進行：

(1)、制作攪拌箱，安裝電動攪拌器；

(2)、按比例稱取水的重量，將水倒入攪拌箱內；

(3)、按比例稱取緩凝劑的重量，倒入攪拌箱內，攪拌3分鐘～5分鐘；

(4)、按比例稱取膨潤土的重量，倒入攪拌箱內，繼續攪拌6分鐘～10分鐘；

(5)、按比例稱取水泥的重量，倒入攪拌箱內，繼續攪拌10分鐘～20分鐘。

本發明具有以下特點：漿液穩定，初凝時間＞20小時，水泥漿結石體28天抗壓強度達到地下水壓力的2倍以上，有良好的和易性與可泵性，結石率要大于90％泌水率為3％～9％。具有緩凝時間長、可置換性好、結石體強度高的綜合優點，廣泛用于煤礦，石油等行業。

附圖說明

圖1為本發明井筒主視剖面結構示意圖：

圖2為不同摻量JS-1型緩凝劑各配比初凝時間曲線圖；

圖3為摻JS-1型緩凝劑0.1％時各配比漿體的泌水率曲線圖；

圖4為摻JS-1型緩凝劑0.2％時各配比漿體的泌水率曲線圖；

圖5為不摻JS-1型緩凝劑時各配比漿體的泌水率曲線圖；

圖6為不同JS-1摻量情況下各配比漿體的初凝時間曲線圖；

圖7為不同水灰比各齡期的抗壓強度曲線圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對發明內容作進一步說明：

實施例1

一種超深凍結孔置換用緩凝水泥漿組合物，該組合物由硅酸鹽水泥、緩凝減水劑、穩定劑，水組成，該組合物由硅酸鹽水泥、緩凝減水劑、穩定劑，水組成，按質量比由水∶水泥＝1份∶0.7份～1份∶1.5份制備成緩凝硅酸鹽水泥漿，其中添加的緩凝減水劑應占水泥質量的0.1份～0.3份，添加的穩定劑應占水泥質量的0份～10份，所述穩定劑為膨潤土。