[发明专利]灌浆填充用的复合悬砂剂及其制备和使用方法

说明书

本发明属于煤田火灾治理工程和地质灾害、煤矿等矿山开采后的采空区及废旧巷道、塌陷坑填充治理领域，特别是一种灌浆填充用的复合悬砂剂及其制备和使用方法，膨润土(钠基型)45‑70%、植物胶25‑40%、纤维素2‑8%、聚丙烯酸钠0.3‑3%、聚丙烯酰胺0.3‑3%、十二烷基苯磺酸钠0.05‑2%、含水硅酸镁0.5‑2%、氢氧化钙0.2‑1%、硫酸钙0.5‑2%、碳酸氢钠0.5‑5%，所有百分数为重量百分数。本发明还公开了灌浆填充用的复合悬砂剂的制备方法和使用方法。本发明重点解决砂土、粉煤灰制浆填充材料通过与水和少量悬砂剂混合后，实现长距离管道或钻孔输送，防止泥沙浆料在输送过程中沉淀堵塞管道，从而顺利到达填充空间并起到密闭裂隙、降温灭火、安全高效、防止火区复燃的目的。

技术领域

本发明属于煤田火灾治理工程和地质灾害、煤矿等矿山开采后的采空区及废旧巷道、塌陷坑填充治理领域，特别是一种灌浆填充用的复合悬砂剂及其制备和使用方法。

背景技术

煤田火灾治理工程除同以往地质灾害及煤矿采空区治理有相同之处外还必须考虑到采空区瓦斯、火、水、高温等灾害的防治，所以对治理方法和材料要求就更高。目前有用黄土、粉煤灰等材料制作成液体泥浆外加水玻璃、碳酸氢铵等组合或者聚丙烯酸钠做胶凝剂使用的先例，但存在着使用时对黄土、粉煤灰要求很高，不能有砂石或较大粒径的颗粒物，使得该类技术在整个煤田火灾治理、地质灾害、采空区治理综合性方面有着一定的局限性。当前国内外煤田火区治理的技术主要还是以注水、注浆为主。但在实际的治理过程中遇到了一个新的难题，黄泥灌浆会消耗大量黄土，形成与耕地争土源的局面，很多火区黄土较少，主要以砂土颗粒为主。在注水、注浆过程中，当土质中泥砂颗粒大、量多时，就会出现沉淀堵塞输浆管道无法输送，而且制作的泥浆，砂和泥浆分层离析严重，输送距离特短，填充覆盖后不能形成致密的密闭层，干燥后又成为松散体，依然漏风供氧，造成灌浆治理后的火区非常容易复燃。所以在该类煤田火区灌浆技术中，只能采用发泡水泥、防灭火泡沫等灌浆填充技术。但是发泡水泥填充造成防灭火成本急剧上升，防灭火泡沫技术存在稳定时间相对较短，且无法固化、不耐高温等缺陷。目前在煤田常规防灭火灌浆技术上，仍然以简单易操作、成本低廉的黄泥灌浆赢得广泛认可。但由于黄土注浆方式造成和耕地争土源，而部分施工场地附近没有符合灌浆要求的黄土, 所以砂质土注浆成为防灭火注浆可能的选择。目前国内有报道使用砂浆进行煤矿防灭火的研究与工作，但一般都是采用常规的注砂方法，为使砂子不在管路中沉淀，需大量消耗水源。也有使用水泥砂浆进行充填的报道，但是如果用来进行防灭火则存在工艺复杂，管道磨损较大, 悬浮时间不到且砂子容易沉淀、成本极高等一系列问题，不足以满足煤田灭火或防治煤炭自燃的要求。目前国外暂无悬砂材料用于煤田火区治理和防治煤炭自燃方面的相关报道。所以针对砂质类土壤施工环境，开发一种在工艺上简单易行，性能上能针对泥浆中砂石颗粒物具有一定的悬浮作用，另外还具备一定的填充、堵漏、降温、惰化、阻燃等综合性能的悬沙添加材料就显得尤为重要。该技术的核心就是将砂质土与水、悬沙添加剂混合后形成一定悬浮性的稠状浆液注入空区和破碎体、裂隙带。其中的水份或化学物质能形成阻化膜降低氧化反应，同时，水分蒸发可降低温度，浆液具备一定的悬浮性，防止泥砂颗粒沉淀堵管，形成的胶体砂质泥浆能密实填充于空体和缝隙，堵住漏风的通道和裂隙，达到高效、广泛应用的目的。并且使用上要考虑到煤田火区水、土不便多数山高路远，注浆区域隐蔽复杂等环境条件，使用工艺符合简单易行远距离管道输送等要求。