[发明专利]一种高强自应力煤矿底板注浆加固材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强自应力煤矿底板注浆加固材料，包括以下重量份数的原料：矿渣20‑30份、硫铝酸盐水泥10‑15份、粉煤灰30‑40份、工业废碱5‑10份、自应力组分2‑7份、激发剂3‑7份、减水剂0.5‑4份。将硫铝酸盐水泥、矿渣、粉煤灰和自应力组分按照重量份数混合均匀得到A组分；将工业废碱、减水剂和激发剂混合溶解于水中得到B组分。两组分混合即得注浆加固材料。本发明以矿渣和粉煤灰为主要原料，不仅可以降低成本，还可提高注浆材料的力学性能。通过硫铝酸盐水泥和自应力组分产生一定的膨胀，抵消注浆材料的收缩，并产生一定的膨胀产生自应力，可有效的增强煤矿底板加固体的抗渗性能。

技术领域

本发明涉及矿井注浆材料技术领域，尤其涉及一种高强自应力煤矿底板注浆加固材料及其制备方法。

背景技术

煤矿开采过程中，底板突水系数大于《煤矿防治水细则》规定时，必须对底板进行注浆改造。利用高压泥浆泵在钻孔中注入水泥浆混合液及水泥黏土，利用此浆液填充加固底板隔水层与承压含水层间溶洞及裂隙，将含水层改造成隔水层，以提升底板隔水层厚度，实现了煤层底板的突水防治。

在底板治理的过程中需要注浆材料需要具有良好的力学性能和抗性性能，目前无机灌浆料基本上都是依靠特种水泥来提高早期强度、前期膨胀，而传统的水泥基注浆材料存在结石体收缩，硬化水泥浆体内部产生裂隙，影响填充结构的密封可靠性；从而造成浆液和岩石界面产生渗水裂纹导致渗水。所以需要根据底板治理的环境和对注浆材料的要求入手，开发一种凝结时间可调以满足复杂工况下的注浆要求、改善注浆材料结石体收缩以有效的提高注浆加固含水层的抗渗特性提高底板隔水性能的高强自应力煤矿底板注浆加固材料。以满足复杂工况下的注浆要求；在早期达到足够的强度，保证高效施工要求；在应用过程中不出现收缩开裂现象，能有效粘结，保证结构的耐久性和安全稳定性；对于水环境中的注浆，不易受水分散溶蚀，避免导致水泥石结构的破坏而影响结构安全性和服役寿命。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种高强自应力煤矿底板注浆加固材料及其制备方法。使注浆加固材料快速凝固并在凝固的过程中可以产生一定的自应力，使注浆材料和岩石界面不易产生裂纹，从而提高注浆隔水层的抗渗性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的第一方面，提供一种高强自应力煤矿底板注浆加固材料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：

矿渣20-30份、硫铝酸盐水泥10-15份、粉煤灰30-40份、工业废碱5-10份、自应力组分2-7份、激发剂3-7份、减水剂0.5-4份。

优选的，所述工业废碱为工业生产中产生的强碱性废液，PH值为8-10。

优选的，所述激发剂为氢氧化钠、硅酸钠或氧化钙中的一种。

优选的，所述自应力组分为EUA膨胀剂或氧化镁膨胀剂。

优选的，所述减水剂为萘系减水剂、氨基减水剂、三聚氰胺减水剂或聚羧酸减水剂中的一种。

本发明的第二方面，提供上述高强自应力煤矿底板注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫铝酸盐水泥、矿渣、粉煤灰和自应力组分按照重量份数混合均匀得到A组分；将工业废碱、减水剂和激发剂混合溶解于水中得到B组分；

(2)将B组分加入到A组分中混合均匀即得高强自应力煤矿底板注浆加固材料。

优选的，所述B组分加入到A组分中调至水灰比为0.6-1.2。

本发明的第三方面，提供上述高强自应力煤矿底板注浆加固材料在煤矿底板注浆加固中的应用。

本发明的有益效果为：