[发明专利]一种水溶性酯为固化剂的水玻璃浆

说明书

技术领域：

发明了涉及一种水玻璃系化学注浆材料，可用于矿井建设的地面预注浆、工作面注浆及井壁壁后注浆堵水。

背景技术：

矿产资源开采深度越来越深，矿建堵水困难越来越大，传统地面预注浆效果有时不甚理想，给建井增加了成本，延长了建井工期。所以研究一种理想的注浆材料有很大应用价值。尤其对于较深井筒，普通注浆材料难以达到堵水效果，针对微裂隙、孔隙性等特殊单一含水层地层时，性能稳定，易于操控的本发明是很好的注浆材料。本材料可以实现地面预注浆效率更高、更安全、操控性更好，并具有适当强度。

经济性水玻璃系化学注浆材料研究面较广，CN 101265059A、CN86107196A和CN 1032354A等研究成果，因材料腐蚀性或成分复杂，稳定性难以控制等，应用上受到限制。应用较多的脲醛树脂类浆液，也因组分较多、不易长时间储存、粘度较大等缺陷，在一定程度上难以推广。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种水溶性酯为固化剂的水玻璃浆，该浆液具有低粘度、高渗透性、凝胶时间可调、有较高强度等特点。

本发明采用的技术方案是：该水溶性酯为固化剂的水玻璃浆使用二乙二醇乙醚乙酸酯为固化剂，主剂为水玻璃，各组分按体积比计：100份浆液中：水玻璃15～60份、二乙二醇乙醚乙酸酯1～8份，余量为水。

上述的100份浆液中：水玻璃38Be′30～60份、二乙二醇乙醚乙酸酯3～7份，余量为水；100份浆液中：水玻璃38Be′60份、二乙二醇乙醚乙酸酯3份，水为37份。

上述方案中水玻璃Be′为38，模数M＝2.8～3.1。

本发明制备方法：分别量取计量的水玻璃和二乙二醇乙醚乙酸酯置于两个容器中，添加计量的水入二乙二醇乙醚乙酸酯容器中，此时二乙二醇乙醚乙酸酯发生水解反应，几分钟之后，将两容器溶液混合、搅匀，待凝，既得本发明。

本发明所具有的有益效果是：本发明解决了水玻璃系浆液及其他几类化学浆液存在的问题和注浆工艺复杂性，研制了单一固化剂，易于存放、性能稳定，扩散距离远的水玻璃系注浆材料。该材料既能有效进行水利工程堵渗，又能用于矿井建设特殊地层地面预注浆、工作面注浆及井壁壁后堵水注浆。并且该材料得到实验室模拟压力10MPa、0.5mm宽裂隙试验台模拟注浆成功实例。本发明以优良水溶性二乙二醇乙醚乙酸酯为单一固化剂，水玻璃为主剂，配制浆液的凝胶时间在10S～1h之间可调节。浆液凝胶时间和凝胶体强度可以通过变化水玻璃浓度或二乙二醇乙醚乙酸酯浓度进行调节。浆液反应机理是二乙二醇乙醚乙酸酯在水介质中水解出乙酸，然后生成的乙酸跟水玻璃水解出的碱反应，所以使得水玻璃生成硅酸凝胶。总的反应式可以写成：

Na₂O·nSiO₂+CH₃CH₂OCH₂CH₂OCH₂CH₂OOCCH₃+

H₂O→CH₃COONa₂+nSiO₂·H₂O

同时本发明也是一种低粘度、高渗透性、较高强度、凝胶时间可调的化学浆液。该注浆材料另具有配比简单、操控性好，固化剂易于长期存放等优点。

具体实施方式：

下面将对本发明作进一步说明：

实施例1

水玻璃                3.00L

二乙二醇乙醚乙酸酯    0.15L

水                    1.85L

本发明浆液初温26.5℃，凝胶时间52min，用于实验室模拟裂隙台裂隙长6m，裂隙宽0.5mm，注浆结束2h后反压水，水压10MPa裂隙未出水。

实施例2

水玻璃                30mL

二乙二醇乙醚乙酸酯    7mL

水                    63mL

本发明浆液初温25.5℃，凝胶时间3.6min。