一种快凝软岩注浆材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种快凝软岩注浆材料的制备方法，属于注浆材料技术领域。本发明专利技术通过对聚乙二醇接枝马来酸酯端基基团后，通过改性后的马来酸酐改性注浆材料的含有大量活性端基，与煤岩体破碎面具有很强的粘结作用，通过泵压或膨胀内压作用将其渗入煤岩体缝隙、裂隙及松散地质层中，能在较短的时间内与破碎煤岩体粘结在一起，并固结达到较高的强度；且本发明专利技术通过聚乙二醇分散在溶液中并对浆料中无机材料进行包覆，在注浆材料内部形成过渡层，有效改善材料之间的相容性能，同时聚乙二醇的加入有效提高材料的凝结速度，降低注浆材料凝结所需时间，并有效提高注浆材料的力学性能。

A preparation method of fast solidified soft rock grouting material

The invention discloses a preparation method for the quick setting soft rock grouting material, which belongs to the technical field of the grouting material. The present invention of polyethylene glycol grafted maleic acid ester end groups, modified by maleic anhydride after modified grouting materials containing a large number of active groups, and broken coal mask bonded strongly, the pump pressure or internal pressure will penetrate the expansion of coal and rock cracks, cracks and loose geological layer, can in a relatively short period of time and fractured coal and rock are bonded together, and achieve high consolidation strength; and the invention by polyethylene glycol dispersed in the solution of inorganic materials slurry coating, transition layer is formed in the grouting material, effectively improve the compatibility between materials, and effectively improve the speed of polyethylene glycol condensation material the reduced time required for setting the grouting material, and effectively improve the mechanical properties of grouting material.

【技术实现步骤摘要】
一种快凝软岩注浆材料的制备方法
本专利技术公开了一种快凝软岩注浆材料的制备方法，属于注浆材料

技术介绍
我国煤矿每年新掘进巷道总长度高达8000km，其中有多半是开掘在煤层中的煤巷。我国煤矿开采深度以8～12m/年的速度增加，最深达1300多米，预计20年后，我国有很多煤矿将进行1500m的深部开采。深部开采会引起高地温、高水压、高地压和强烈的开采动压的影响。随着煤矿开采深度的增加，受地质条件的影响，不可避免的要面对越来越多的软岩问题。据调查，由于松软围岩采煤工作面顶板冒落造成工作面停产时间占总停产时间的50％左右，我国每年大约有20％左右的采煤工作面因顶板控制状态不理想而处于低产状态。越来越多的巷道布置在煤层中，围岩压力加大，巷道围岩控制难度增加，巷道变形、失稳已成为制约矿井安全高效生产的重大问题。在软岩中开拓巷道，由于变形使巷道围岩释放了大量的能量，扩大了围岩弱面进一步发展，同时围岩膨胀、松动、变形、破碎，产生新的裂隙，扩大巷道围岩松动圈的范围，破碎区围岩的性质同破碎之前相比，有较大的差异。对于软围岩回采巷道，围岩变形量大，为了改善巷道维护状况，可采取两种有效方式。一方面要努力改善周围岩体结构及其性能，提高巷道周围岩体承压的能力和充分发挥围岩潜在的自身承载能力；另一方面要研究围岩和支护的相互关系，采用合理的支护措施，才能有效地对围岩进行维护。煤矿软岩巷道不稳定影响采矿工程的进度和质量、增加工人劳动的风险、给煤矿生产带来了危险因素、严重者甚至造成生命和财产的重大损失。我国煤田水文地质情况复杂，有许多待开采的煤炭储量受到较为严重的软围岩的威胁，对其进行防治具有非常重要的现实意义。同时，随着越来越多的煤矿进入深部开采，由于深部岩石具有高应力、高温、流变现象严重的软岩较多，煤矿软岩巷道的支护技术等问题面临更大挑战。然而，注浆支护是矿井软岩巷道支护的重要方法之一，合适的注浆支护，具有减轻矿井支护负担，降低吨煤成本，提高工效和质量，加固井巷薄弱地段，减少突水机率、延长矿井服务年限的明显优点。但是现有软岩由于松软破碎，工程性质差，易发生吸水膨胀，影响加固效果，所以研究一种注入能力强，凝结时间短、结石体强度高、抗渗性能好的特点，又不能使软岩吸水膨胀变形影响加固效果的注浆材料很有必要。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对现有软岩由于松软破碎，工程性质差，易发生吸水膨胀，影响加固效果的问题，提供了一种快凝软岩注浆材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）按重量份数计，分别称量45～50份甲苯、10～15份聚乙二醇400和6～8份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，油浴加热并通氮气，保温反应后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；（2）取重度盐碱土，真空干燥并球磨过筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，静置并超声分散，收集得分散液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份高炉矿渣、10～15份偏高岭土、5～10份硅酸盐水泥球磨过筛得过筛粉料；（4）按重量份数计，分别称量45～50份分散液、5～8份水玻璃和35～40份过筛粉料并置于搅拌机中，搅拌混合1，即可制备得一种快凝软岩注浆材料。步骤（1）所述的油浴加热温度为150～160℃。步骤（1）所述的氮气通入速率为55～60mL/min。步骤（2）所述的重度盐碱土pH为9.5～10.0.步骤（4）所述的水玻璃模数为3.25，波美度为35°。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术通过对聚乙二醇接枝马来酸酯端基基团后，通过改性后的马来酸酐改性注浆材料的含有大量活性端基，与煤岩体破碎面具有很强的粘结作用，通过泵压或膨胀内压作用将其渗入煤岩体缝隙、裂隙及松散地质层中，能在较短的时间内与破碎煤岩体粘结在一起，并固结达到较高的强度；（2）本专利技术通过聚乙二醇分散在溶液中并对浆料中无机材料进行包覆，在注浆材料内部形成过渡层，有效改善材料之间的相容性能，同时聚乙二醇的加入有效提高材料的凝结速度，降低注浆材料凝结所需时间，并有效提高注浆材料的力学性能。具体实施方式按重量份数计，分别称量45～50份甲苯、10～15份聚乙二醇400和6～8份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，在150～160℃下油浴加热并通氮气，控制氮气通入速率为55～60mL/min，在氮气气氛下保温反应8～10h后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；选取pH为9.5～10.0重度盐碱土，真空干燥并球磨过200目筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，在室温下静置6～8h后，再在200～300W下超声分散10～15min，收集得分散液；按重量份数计，分别称量45～50份高炉矿渣、10～15份偏高岭土、5～10份硅酸盐水泥并置于球磨罐中，在200～300r/min下球磨3～5h，过100目筛得过筛粉料，按重量份数计，分别称量45～50份分散液、5～8份水玻璃和35～40份过筛粉料并置于搅拌机中，在室温下按1500～3000r/min搅拌混合10～15min，即可制备得一种快凝软岩注浆材料；所述的水玻璃为模数3.25，波美度为35°的水玻璃。实例1按重量份数计，分别称量45份甲苯、10份聚乙二醇400和6份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，在150℃下油浴加热并通氮气，控制氮气通入速率为55mL/min，在氮气气氛下保温反应8h后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；选取pH为9.5重度盐碱土，真空干燥并球磨过200目筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，在室温下静置6h后，再在200W下超声分散10min，收集得分散液；按重量份数计，分别称量45份高炉矿渣、10份偏高岭土、5份硅酸盐水泥并置于球磨罐中，在200r/min下球磨3h，过100目筛得过筛粉料，按重量份数计，分别称量45份分散液、5份水玻璃和35份过筛粉料并置于搅拌机中，在室温下按1500r/min搅拌混合10min，即可制备得一种快凝软岩注浆材料；所述的水玻璃为模数3.25，波美度为35°的水玻璃。实例2按重量份数计，分别称量47份甲苯、12份聚乙二醇400和7份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，在155℃下油浴加热并通氮气，控制氮气通入速率为57mL/min，在氮气气氛下保温反应9h后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；选取pH为9.7重度盐碱土，真空干燥并球磨过200目筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，在室温下静置7h后，再在250W下超声分散12min，收集得分散液；按重量份数计，分别称量47份高炉矿渣、12份偏高岭土、8份硅酸盐水泥并置于球磨罐中，在250r/min下球磨4h，过100目筛得过筛粉料，按重量份数计，分别称量47份分散液、7份水玻璃和37份过筛粉料并置于搅拌机中，在室温下按2200r/min搅拌混合12min，即可制备得一种快凝软岩注浆材料；所述的水玻璃为模数3.25，波美度为35°的水玻璃。实例3按重量份数计，分别称量50份甲苯、15份聚乙二醇400和8份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，在160℃下油浴加热并通氮气，控制氮气通入速率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快凝软岩注浆材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量45～50份甲苯、10～15份聚乙二醇400和6～8份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，油浴加热并通氮气，保温反应后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；（2）取重度盐碱土，真空干燥并球磨过筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，静置并超声分散，收集得分散液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份高炉矿渣、10～15份偏高岭土、5～10份硅酸盐水泥球磨过筛得过筛粉料；（4）按重量份数计，分别称量45～50份分散液、5～8份水玻璃和35～40份过筛粉料并置于搅拌机中，搅拌混合1，即可制备得一种快凝软岩注浆材料。

【技术特征摘要】
1.一种快凝软岩注浆材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，分别称量45～50份甲苯、10～15份聚乙二醇400和6～8份马来酸酐搅拌混合并置于三口烧瓶中，油浴加热并通氮气，保温反应后，静置冷却至室温，过滤得滤液，得改性液；（2）取重度盐碱土，真空干燥并球磨过筛，得球磨粉末，按质量比1：5：10，将球磨粉末、改性液和去离子水搅拌混合，静置并超声分散，收集得分散液；（3）按重量份数计，分别称量45～50份高炉矿渣、10～15份偏高岭土、5～10份硅酸盐水泥球磨过筛得过筛粉料；（4）按重量份数计，分别称量45～50份分散液、5～8份水玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：恽玉新，季美，
申请(专利权)人：常州西夏墅东方工具有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32