一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法

本发明涉及矿用注浆，具体涉及一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法。

背景技术：

1、目前，我国防治水主要以注浆堵水和疏放为主，对于含水量较小且无充水水源的工程，一般选用疏放水，而对于具有充水水源的工程一般采用注浆堵水。注浆堵水材料从早期使用的黄土、粉煤灰更换到目前常用的水泥材料和化学材料，但这些注浆堵水材料还存在着许多不足，黄土和粉煤灰材料胶结性能不好；普通水泥虽然胶结性能较好，但仅限于静水注浆，且遇水易分散；化学材料虽然遇水不会分散且胶结性能较好，但其不仅价格昂贵还污染地下水。因此，针对目前防治水现状，研发一种较好的注浆堵水材料迫在眉睫。

2、为了解决向斜构造防治水问题。所研发的注浆堵水材料要具有速凝早强性能，保证在注浆堵水时能够尽快凝固，起到快速堵水效果。由于注浆堵水材料要和水充分接触，因此要求注浆堵水材料能够适应较大范围的水灰比，保证顶板涌水不会对注浆堵水材料性能产生影响。另外，由于矿井涌水量较大，必须保证注浆堵水材料能够在短时间内遇水不会发生分散。最后，注浆堵水材料必须具有较好的胶结性能，由于构造带岩石比较破碎，只有很好的将破碎岩石胶结在一起才能达到较好的注浆堵水效果。

3、由此可见，现有技术有待于进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其具有低成本、遇水不分散、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效、绿色环保等优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、对铝矾土进行酸洗、过滤、烘干处理，得到预处理后的铝矾土；将预处理后的铝矾土与石灰石、石膏及矿渣混合，得到混合材料a；

5、步骤二、对所述的混合材料a在一定温度下进行煅烧，得到熟料b；

6、步骤三、将熟料b、镁砂及硫铝酸钙混合，并将所得混合物进行研磨，得到粉料c；所述的熟料b、镁砂、硫铝酸钙的质量比为70～90:3～8:8～12；

7、步骤四、将聚羧酸钠、硫化钠及芒硝混合，将所得混合物进行研磨，得到混合料d；

8、步骤五、将粉料c、粉煤灰、矿渣及混合料d进行混合，得到混合料e；所述的粉料c、粉煤灰、矿渣、混合料d的质量比为30～45：30～45：10～25：0.005～0.05；

9、步骤六、将聚醚多元醇在真空条件下进行脱水干燥，之后加入一定量的甲苯二异氰酸酯，加热反应，得到有机材料t，向有机材料t中加入有机磷类阻燃剂，得到胶凝料t；

10、步骤七、将混合料e加水搅拌制成浆液f，向胶凝料t中加入水、交联剂及催化剂制成浆液y；将浆液f和浆液y按照质量配比70～95：1～3混合均匀，得到矿用注浆堵水材料。

11、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤一中，对铝矾土采用盐酸进行酸洗，酸洗时间为20～50min，采用真空滤布吸水机进行过滤，烘干温度为100～120℃，烘干时间为2～5h。

12、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤一中，预处理后的铝矾土、石灰石、石膏、矿渣的质量比为3～5：3～4：0.5～1.5：0.1～0.5。

13、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤二中，煅烧温度为1300～1480℃，煅烧时间为90～350min。

14、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤四中，所述的聚羧酸钠、硫化钠、芒硝的质量比为0.5～1：0.1～0.3：1～3。

15、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤六中，所述的聚醚多元醇为丙烯酸系聚酯多元醇。

16、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，所述的聚醚多元醇的主要成分为聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇，脱水干燥的时间为1～3h。

17、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤六中，加热反应的温度为40～60℃，反应时间为2～4h，甲苯二异氰酸酯的添加量为聚醚多元醇质量的5％～40％；有机磷类阻燃剂的添加量为有机材料t质量的0.5％～5％。

18、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤七中，交联剂为乙二醇双甲基丙烯酸，添加量为胶凝料t质量的0.2％～2％。

19、上述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，步骤七中，催化剂为乙烯基吡啶锡助剂，添加量为胶凝料t质量的0.03％～0.3％；浆液f的质量浓度为0.4～0.6kg/m3，浆液y的质量浓度为0.1～0.35kg/m3。

20、与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

21、本发明提出了一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，在原料上，其选用铝矾土为原料，铝矾土具有耐高温性能、凝结性好的优点，将铝矾土与矿渣一起混合，实现了对废物-矿渣的合理利用。在制备方法上，其首先将预处理后的铝矾土、石灰石、石膏及矿渣混合，经过高温煅烧得到熟料b；在该熟料b中加入镁砂及硫铝酸钙混合，并将所得混合物进行研磨，这样与由聚羧酸钠、硫化钠、芒硝研磨得到的混合料d进行混合，可以进一步提高铝矾土的快速凝结；之后置于球磨机进行研磨，配合聚醚多元醇有机堵水材料使用，可提高矿用注浆堵水材料的强度。

22、综上所述，本发明提供的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法操作简单易行，易于规模化生产遇水不分散，凝结速度快，是一种低成本、绿色环保、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效的充填堵水材料。

技术特征：

1.一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，对铝矾土采用盐酸进行酸洗，酸洗时间为20～50min，采用真空滤布吸水机进行过滤，烘干温度为100～120℃，烘干时间为2～5h。

3.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，预处理后的铝矾土、石灰石、石膏、矿渣的质量比为3～5：3～4：0.5～1.5：0.1～0.5。

4.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，煅烧温度为1300～1480℃，煅烧时间为90～350min。

5.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述的聚羧酸钠、硫化钠、芒硝的质量比为0.5～1：0.1～0.3：1～3。

6.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤六中，所述的聚醚多元醇为丙烯酸系聚酯多元醇。

7.根据权利要求6所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇的主要成分为聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇，脱水干燥的时间为1～3h。

8.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤六中，加热反应的温度为40～60℃，反应时间为2～4h，甲苯二异氰酸酯的添加量为聚醚多元醇质量的5％～40％；有机磷类阻燃剂的添加量为有机材料t质量的0.5％～5％。

9.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤七中，交联剂为乙二醇双甲基丙烯酸，添加量为胶凝料t质量的0.2％～2％。

10.根据权利要求1所述的一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，其特征在于：步骤七中，催化剂为乙烯基吡啶锡助剂，添加量为胶凝料t质量的0.03％～0.3％；浆液f的质量浓度为0.4～0.6kg/m3，浆液y的质量浓度为0.1～0.35kg/m3。

技术总结
本发明公开了一种断层破碎带注浆堵水材料的制备方法，涉及矿用注浆技术领域，其首先将预处理后的铝矾土、石灰石、石膏及矿渣混合，经过高温煅烧得到熟料B；在该熟料B中加入镁砂及硫铝酸钙，并将所得混合物进行研磨，这样与由聚羧酸钠、硫化钠、芒硝研磨得到的混合料D进行混合，可以进一步提高铝矾土的快速凝结；之后置于球磨机进行研磨，配合聚醚多元醇有机堵水材料使用，可提高矿用注浆堵水材料的强度。本发明制备方法简单易行，易于规模化生产，遇水不分散，凝结速度快，是一种低成本、绿色环保、快速凝结、高强度、低渗透率、节能高效的矿用注浆堵水材料。

技术研发人员：陈军涛,刘斌,尹立明,高建,张先公,黄相岩,高上
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23