铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法技术

本发明专利技术公开了铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法，用于封堵工作面溃口，由水泥、水、SBT‑NDA抗分散剂和HME‑III低碱型膨胀剂组成，上述水泥、水、SBT‑NDA抗分散剂和HME‑III低碱型膨胀剂的质量比为：1:(0.8～1):(0.02～0.03):(0.03～0.05)；工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m

【技术实现步骤摘要】
铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法
本专利技术属于隧道工程
，具体涉及铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法。
技术介绍
目前，国内外矿井发生突水淹井后，封堵突涌水方法分为：(1)采用抽排设备强排至突涌口处施工止水垫；(2)地面深孔预注浆封堵突水溃口；(3)采用冻结施工法；(4)水下混凝土施工止水垫层。其中方法(1)虽然较简单，但对于淹井深度大于300m，涌水量大于200m3/h时，目前的抽排水及配套设施很难保证，施工过程操作安全风险极大，而且不能因大量抽排水，致使地层损失，溃口范围增大；方法(2)地面深孔预注浆法工期长、费用高，施工难度大，随着井筒深度的增加愈加凸显且无法精准揭穿溃口裂隙，达到封堵溃口目的；方法(3)冻结法施工井筒恢复周期长、投资大，且井筒解冻后易发生渗漏等问题；方法(4)水下混凝土运料当运输距离大于200m后，混凝土易产生离析、堵管，被地下水稀释，浇灌质量难保证。采用上述几种方法封堵竖井突水溃口时，对竖井的淹井深度、涌水量及地层要求较高，且地面预注浆和冷冻法施工周期长、施工成本大，很难满足目前铁路快速施工的目的；随着近年地下工程的快速发展，深大竖井建造与日俱增，而施工过程难免出现突水淹井情况，对于出水位置大于300m且涌水大于200m3/h的淹井事故，目前并没有快速有效的封堵材料和方法。所以研究科学合理的治理方案及井筒恢复技术，最大限度的降低损失，安全、快速、高效封堵突涌口成为最重要的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料及封堵方法，该封堵材料具有较好抗分散性，保证材料在深水中不离析、不稀释。具有较好的自流平性，确保能在深水中能够形成圆柱状的止水垫。该封堵方法在施工过程中操作简单、易于控制，形成止水层均匀，止水效果好，确保整体止水垫堵水效果良好，同时也减小后续竖井的施工风险。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，用于封堵工作面溃口，由水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂组成，上述水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:(0.8～1):(0.02～0.03):(0.03～0.05)；使用的条件为：工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h。进一步地，该水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:1:0.025:0.04。进一步地，该水泥的规格为硅酸盐水泥，型号为P42.5。本专利技术还公开了上述铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料的应用，其应用工况如下：上述工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h。本专利技术还公开了上述的铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料的制备方法，其特征在于，称取上述各原料，将水泥加入水中，进行一次搅拌，搅拌速度为60～80转/分钟，搅拌时间为2～3分钟；然后加入SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂，进行二次搅拌，搅拌速度为150～200转/分种，搅拌时间不小于5分钟；然后采用30～50目的过滤网对混合浆液进行过滤，将未充分混合的粗颗粒进行过滤，即得。本专利技术还公开了一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵方法，使用上述的一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，该封堵方法如下：待井筒水位恢复至静水位稳定后，首先从地面向井筒内下放一根碎石层加固注浆管至溃口渣体顶面，管口位于溃口侧；待碎石层加固注浆管稳固结束后，向井筒内抛填碎石垫层，然后下放封堵材料管路至碎石垫层顶上50～80cm处；将拌制好的封堵材料通过封堵材料管路连续注入溃口至设计厚度，养护后，形成抗压强度为6.5～7.5MPa的止水垫。进一步地，该方法还包括：养护后，通过碎石加固注浆管路注入普通水泥浆至碎石垫层，封闭碎石垫层。进一步地，在封堵过程中，封堵材料管路出浆口始终埋在浆液中不小于1m。本专利技术一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料具有如下优点：1.制备封堵材料的各组分市场易采购，且价格相对较为合理，工程成本低。2.该材料具有优良的施工操作性，可采用管路长距离泵送，且操作工艺简单，易实现、过程易控制。3.具有较好抗分散性，保证材料在深水中不离析、不稀释。4.具有较好的自流平性，确保能在深水中能够形成圆柱状的止水体。5.安全环保，该材料对周边水源环保无污染。6.形成的止水垫堵水效果良好，能为后续施工提供良好施工条件。7.首先利用封堵材料在自重无压状态下对溃口大的裂隙通道进行充填渗透，对涌水通道进行封闭，并形成较厚的止水垫；其次在止浆垫达到预定强度后利用提前设置的碎石层和注浆管采用有压挤密方式对溃口前期未封堵的裂隙进行封堵，并进一步加强溃口止水垫的整体强度。具体实施方式本专利技术一种铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，用于封堵工作面溃口，由水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂组成，上述水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:(0.8～1):(0.02～0.03):(0.03～0.05)；使用条件为上述工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h，但是并不限于该条件，是因为该条件下，没有合适的封堵材料。申请人是基于该条件下做出的专利技术创造。优选地，水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:1:0.025:0.04。其中水泥的规格为硅酸盐水泥，型号为P42.5。本专利技术还公开了上述铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料的应用，其应用工况如下：上述工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h。本专利技术中的封堵材料的制备方法如下：(1)准备好水、硅酸盐水泥、SBT-NDA抗分散剂、HME-III低碱型膨胀剂材料，配备2台普速搅拌机和1台高速搅拌机及称量器具；普速搅拌机搅拌速度为60～80转/分钟，高速搅拌机转速150～200转/分种，搅拌机体积不小于1m3；该材料制备需进行二次搅拌，一次搅拌是用低速搅拌机拌制水泥浆，二次搅拌是用高速搅拌机在水泥浆内加入两种添加剂；(2)拌制过程：在普速搅拌机内先放入计量好的水，再放入对应量的硅酸盐水泥，开动搅拌机，进行搅拌，搅拌至2～3分钟后，将搅拌好的水泥浆导入高速搅拌机，并加入SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂均匀搅拌，搅拌时间不小于5分钟；(3)待添加剂充分均匀混合后，采用30～50目的过滤网对混合浆液进行过滤，将未充分混合的粗颗粒进行过滤，即得封堵材料。各实施例如表1所示：表1不同实施例在水下大于300m处，水压小于7.2MPa，封堵材料需要满足能自流平，抗离析，能够自密，形成的结实体满足强度要求。对各实施例中制备的封堵材料进行测定，结果如下：1、流动度(自流平)：流动度均大于260mm；2、悬浊度(抗分散性)：经现场试验测定：悬浊物含量小于50mg/L，浊度值小于220NTU。3、凝结时间：浆体搅拌均匀后，经现场测试其初凝时间约55分钟。4、浆体稳定性：将拌好的浆料倒在稳定的水中，50分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，其特征在于，用于封堵工作面溃口，为水泥、水、SBT‑NDA抗分散剂和HME‑III低碱型膨胀剂，所述水泥、水、SBT‑NDA抗分散剂和HME‑III低碱型膨胀剂的质量比为：1:(0.8～1):(0.02～0.03):(0.03～0.05)。

【技术特征摘要】
1.铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，其特征在于，用于封堵工作面溃口，为水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂，所述水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:(0.8～1):(0.02～0.03):(0.03～0.05)。2.根据权利要求1所述的铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，其特征在于，所述水泥、水、SBT-NDA抗分散剂和HME-III低碱型膨胀剂的质量比为：1:1:0.025:0.04。3.根据权利要求1或2所述的铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，其特征在于，所述水泥的规格为硅酸盐水泥，型号为P42.5。4.根据权利要求1、2或3所述的铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料，其特征在于，使用的条件为：所述工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h。5.上述任一项铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料的应用，其特征在于，其应用工况如下：所述工作面在水下大于300m深的位置处，且溃口涌水量大于200m3/h。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的铁路隧道深竖井工作面突水淹井溃口封堵材料的制备方法，其特征在于，称取上述各原料，将水泥加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：高广义，贾建波，宋涛，罗占夫，卓越，李治国，司景钊，张俊，冉海军，邹建青，周志辉，翟康博，郑德春，王卓，曹贵才，谷晴天，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，中铁隧道勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41