本发明专利技术公开了一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料及其制备方法，包括：A组分和B组分两部分、或A组分、B组分和C组分三部分或B组分和D组分两部分。A组分为普通粘土和纯粘土矿物，B组分为浓缩的矿井涌水和生石灰，C组分为普通硅酸盐水泥和水玻璃，D组分为普通硅酸盐水泥。将A组分材料、或A组分和C组分材料、或D组分材料与B组分在工艺条件下混合制备防水注浆材料，将矿井涌水废物利用，减少了排水费用和环境污染；避免或降低了化学添加剂使用量，有效控制了浆液成本，提高了注浆的效率，提高了强度和防渗效果；注入地层后对地下环境污染小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井水文地质领域，尤其涉及利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料的方法。
技术介绍
我国华北地区煤矿开采普遍受到煤层底板的承压含水层突水威胁，通常需要在采煤工作面开采前对煤层底板地层进行注浆防渗、防突改造。常规注浆的材料多选用水泥、粘土或两者混合为主的浆液。其中，为进一步提高粘土浆液注入后的强度和防渗效果，常在粘土为主的浆液中加入化学改性剂来提高相关性能。然而，加入化学改性剂必然使得注浆材料的综合造价显著提高，且存在对注入地层的污染的可能；当底板天然防水条件更差时，会在粘土注浆材料中加入水泥或采用水泥单浆液，而为进一步提高水泥浆液或粘土水泥浆液的凝结速度和早期强度会在浆液中加入化学改性剂来提高相关性能。同样，加入水泥和化学改性剂必然使得注浆材料的综合造价显著提高，且存在对注入地层的污染的可能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种利用矿井涌水制备煤层底板防水注浆材料的方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的。根据本专利技术的一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料:包括A组分和B组分两部分:A组分:普通粘土和纯粘土矿物0.8~1.2 ;B组分:浓缩的矿井涌水和生石灰1;所述A组分中普通粘土占A组分重量的80~100%,纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的O~20% ；所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90~100%,生石灰占B组分重量的O~10%。该实施例的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤:1) A组分的制备a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；b)按照重量百分比为80~100%普通粘土加入O~20%粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40%以上；2) B组分的制备a)选定富钙的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10~30% ;b)按照重量百分比为90~100%浓缩矿井涌水添加O~10%生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到8~10 ;3)防水注浆材料的制备将A组与B组分按照质量比为0.8:1~1.2:1充分搅拌混合后，在15~25°C条件下密封静置3~7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。上述所选定的矿井涌水中Ca2+离子的含量大于1000mg/L ;所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50~60°C。根据本专利技术的另一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料:包括A组分、B组分和C组分三部分:A组分:普通粘土和纯粘土矿物0.8~1.2 ;B组分:浓缩的矿井涌水和生石灰I;C组分:普通硅酸盐水泥和水玻璃 0.8~1.2:0.15~0.3 ;所述A组分中普通粘土占A组分重量的85~100%，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的O~15% ；所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的95~100%,生石灰占B组分重量的O~5% ;所述C组分中普通硅酸盐水泥占C组分质量的85 %~95 %，水玻璃占C组分质量的5%~15%。对应该实施例利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤:I) A组分的制备[0031 ] a)将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒；b)按照重量百分比为85~100%普通粘土加入O~15%粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到35%以上； 2) B组分的制备a)选定富钙、富S042_+Cr的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10~30% ；b)按照重量百分比为95~100%浓缩矿井涌水添加O~5%生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到7.5~10 ;3)防水注浆材料的制备将A组分与B组分按照质量比为0.8:1~1.2:1充分搅拌混合后，在15~25°C条件下密封静置3~7天后制作成粘土浆液；粘土浆液再加入C组分，A组分与C组分按质量比1:0.15~1:0.3与粘土浆液进行混合，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。上述所选定富钙、富S042_+C1_的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中Ca2+离子的含量大于1000mg/L，且S042_+C1_离子的含量大于1000mg/L ;所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50~60°C。根据本专利技术再一种实施例，一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，包括下述质量分数的原料:包括B组分和D组分两部分:B组分:浓缩的矿井涌水0.8~1.2 ;D组分:普通硅酸盐水泥I。对应该实施例的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，包括下述步骤:1)B组分的制备选定富S042_+Cr的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10~30% ;2)防水注浆材料的制备将B组分与D组分按照质量比为0.8:1~1.2:1充分搅拌混合后，注入目标地层。上述选定的矿井涌水中S042_+C1_离子的含量大于1000mg/L ;所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50~60°C。与现有技术相比 ，本专利技术的有益效果在于:I)利用矿井涌水配制煤层底板防水注浆材料，避免或降低了化学添加剂使用量，有效控制了浆液成本；2)将矿井涌水废物利用，减少了排水费用和环境污染；3)利用矿井涌水改性的粘土浆液，提高了强度和防渗效果；4)利用矿井涌水改性的水泥浆液或粘土水泥浆液缩短了凝结时间和增大了早期强度，提高了注浆的效率；5)利用矿井涌水中的悬浮的岩粉、矸石粉、粉煤灰等提高了水泥浆液的后期强度和水稳性；6)配制浆液的材料很大程度为天然矿物成分，注入地层后对地下环境污染小。【具体实施方式】下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。第一种实施方式:本专利技术所述的利用注浆材料，包括A、B两部分组成，其中A组分包括普通粘土和纯粘土矿物；B组分包括浓缩的矿井涌水和生石灰，A组与B组按质量比0.8:1~1.2:1进行混合使用。A组分中普通粘土占A组分重量的80~100%，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的O~20%。B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90~100%,生石灰占B组分重量的O~10%。A组分制备方法是将普通粘土振动除砂，去除大部分的砂粒，然后可加入粘土矿物(膨润土)搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40%以上。B组分制备方法是选定富钙的矿井涌水，其中选定的矿井涌水中Ca2+离子的含量大于1000mg/L，将选定的矿井涌水在常压下加热到50~60°C，使得矿井涌水浓缩至原重量的10~30%，然后可添加生石灰，使得B组分的pH值达到8~10。A组与B组分按照质量比0.8:1~1.2:1充分搅拌混合后，在15~25°C条件下密封静置3~7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。实施例1:A组分选用普通粘土 1600g(粘粒占43% )，B组分为浓缩的矿井涌水1800g，该浓缩的矿井涌水由天然矿井涌水(初始Ca2+离子含量为1132mg/L)在常压下加热到60°C浓缩至原重量30%制取，加入200g生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料：包括A组分和B组分两部分：A组分：普通粘土和纯粘土矿物 0.8～1.2；B组分：浓缩的矿井涌水和生石灰 1；所述A组分中普通粘土占A组分重量的80～100％，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的0～20％；所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90～100％，生石灰占B组分重量的0～10％。
【技术特征摘要】
1.一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料: 包括A组分和B组分两部分: A组分:普通粘土和纯粘土矿物0.8~1.2 ; B组分:浓缩的矿井涌水和生石灰I ; 所述A组分中普通粘土占A组分重量的80~100%，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的O~20% ; 所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的90~100%,生石灰占B组分重量的O~10%。2.—种权利要求1所述的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤: 1)A组分的制备 a)将普通粘土振动除砂,去除大部分的砂粒； b)按照重量百分比为80~100%普通粘土加入O~20%粘土矿物膨润土的比例加入粘土矿物膨润土，搅拌均匀，使得A组分中的粘粒含量达到40%以上； 2)B组分的制 备 a)选定富钙的矿井涌水，将选定的矿井涌水在常压下加热，使得矿井涌水浓缩至原重量的10~30% ； b)按照重量百分比为90~100%浓缩矿井涌水添加O~10%生石灰的比例加入生石灰，使得B组分的pH值达到8~10 ; 3)防水注浆材料的制备 将A组与B组分按照质量比为0.8:1~1.2:1充分搅拌混合后，在15~25°C条件下密封静置3~7天后制作成粘土浆液，粘土浆液使用时再进行一次搅拌后注入目标地层。3.根据权利要求2所述的利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料的制备方法，其特征在于，所述选定的矿井涌水中Ca2+离子的含量大于1000mg/L ;所述将选定的矿井涌水在常压下加热的温度为50~60°C。4.一种利用矿井涌水制备的煤层底板防水注浆材料，其特征在于，该材料包括下述质量分数的原料: 包括A组分、B组分和C组分三部分: A组分:普通粘土和纯粘土矿物0.8~1.2 ; B组分:浓缩的矿井涌水和生石灰I ; C组分:普通硅酸盐水泥和水玻璃 0.8~1.2:0.15~0.3 ; 所述A组分中普通粘土占A组分重量的85~100%，纯粘土矿物为膨润土，占A组分重量的O~15% ； 所述B组分中浓缩的矿井涌水占B组分重量的95~100%,生石灰占B组分重量的O~5% ； 所述C组分中普通硅酸盐水泥占C组分质量的85%~95%，水玻璃占C组分质量的5%...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，王苏健，邓增社，陈通，冯海，高颖，王悦，冯洁，薛卫峰，安秀煜，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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