一种矿用再生顶板新型灌浆浆液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用再生顶板新型灌浆浆液及其制备方法，涉及补强加固灌浆浆液技术领域。将硅酸钠溶液和氯化钙混合后，搅拌均匀得到外加剂，将粘土和水混合后搅拌至均匀，浆液沉浮后得到黄泥浆，将普通硅酸盐水泥、生石灰、外加剂、羟丙基甲基纤维素加入黄泥浆中，搅拌至均匀，得到矿用再生顶板新型灌浆浆液。本发明专利技术以建筑工地中的废弃粘土为主要原料，降低普通硅酸盐水泥用量，在降低成本的同时实现了资源的重复利用，羟丙基甲基纤维素具有一定保水性，其可增大灌浆浆液的黏度，能有效地将粘土等原浆液中的细小颗粒粘结起来，有利于提高灌浆浆液硬化结实体的固结强度。灌浆浆液硬化结实体的固结强度。灌浆浆液硬化结实体的固结强度。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用再生顶板新型灌浆浆液及其制备方法


[0001]本专利技术属于补强加固灌浆浆液
，特别是涉及一种矿用再生顶板新型灌浆浆液及其制备方法。

技术介绍

[0002]厚煤层开采主要有以下三种方法，即大采高一次采全厚采煤法、分层开采法和放顶煤采煤法，其中分层开采是我国厚煤层主导的开采技术，再生顶板是分层开采时上分层垮落矸石自然固结或人工胶结形成的下分层开采的顶板。厚煤层分层开采时，特别是顶分层开采，上层顶板会在采空区内塌落大量碎石。采空区灌浆浆液是预防采空区煤层自燃和周围岩层坍塌，提高岩层承载能力、减少煤层回采周期的主要措施。
[0003]目前，灌浆工艺中所用的灌浆浆液多以普通硅酸盐水泥为胶凝浆液，普通硅酸盐水泥作为原浆液不仅成本高，且凝结速度快，水泥基矿用灌浆浆液的浆液可灌性通常是通过增大浆液的水灰比来实现，此外水泥本身的水化热对煤炭而言也不安全。
[0004]随着城市建设和改造的进展，粘土类废弃物越来越多，比如建筑粘土砖、挖掘地基中产生的大量粘土等，不仅占用耕地、污染周围环境，影响城市美观，还要耗费大量人力处理和运输，因而开展粘土类废弃物的资源化再利用研究具有重要意义。
[0005]因此，本领域亟需一种粘土基矿用再生顶板灌浆浆液。

技术实现思路

[0006]基于上述问题，本专利技术提供了一种矿用再生顶板新型灌浆浆液及其制备方法，以挖掘地基所得粘土为主要原料，实现资源重复利用，降低普通硅酸盐水泥用量，同时通过控制羟丙基甲基纤维素的加入量，得到了一种可操作时间可调节的矿用再生顶板新型灌浆浆液，该灌浆浆液不仅成本低且性能优异。
[0007]本专利技术提供了一种矿用再生顶板新型灌浆浆液，按质量份计，包括粘土40
‑
60份、普通硅酸盐水泥4
‑
8份、生石灰4
‑
8份、外加剂0.3
‑
0.7份、羟丙基甲基纤维素0.2
‑
0.8份。
[0008]粘土基灌浆浆液具有一定的粘结能力，但其粘结能力并不能很好地增大浆液的抗压强度，本专利技术固定灌浆浆液中粘土、普通硅酸盐水泥、生石灰以及外加剂的加入量，改变羟丙基甲基纤维素的掺入量，进一步研究羟丙基甲基纤维素掺量对灌浆浆液可操作时间的影响，发现羟丙基甲基纤维素对灌浆浆液可操作时间的影响较大，随羟丙基甲基纤维素掺量增加，粘土基灌浆浆液的可操作时间逐渐减小。羟丙基甲基纤维素的加入，使得浆液黏度增大，浆液稠度增大，浆液可操作时间受阻。可操作时间是影响灌浆浆液流动和可灌性能的重要参数，本专利技术通过添加羟丙基甲基纤维素，在适当范围内调节灌浆浆液的可操作时间。考虑羟丙基甲基纤维素一方面具有较好的保水作用，另一方面羟丙基甲基纤维素的加入对浆液可操作时间是不利的，本专利技术对其加入量进行了严格限定。
[0009]为制备出一种绿色、低成本且性能优异的矿用再生顶板新型灌浆浆料，本专利技术以粘土为主要原材料，添加少量的普通硅酸盐水泥、生石灰、外加剂和羟丙基甲基纤维素，制
备粘土基再生顶板新型灌浆材料。
[0010]羟丙基甲基纤维素的引入，在保证灌浆材料浆液可操作时间良好的前提条件下，解决了浆液黏度低等问题；同时也优化了灌浆材料浆液与岩石的界面粘结能力，提高灌浆材料浆液硬化结实体的力学性能。浆液以水为载体，借助灌浆浆液流动性填充采空区塌落岩石缝隙，羟丙基甲基纤维素的加入有利于增大浆液与岩石界面的粘结能力，使得浆液硬化结实体与岩石结合为整体，有利于再生顶板强度的提高。
[0011]普通硅酸盐水泥加入后和外加剂中硅酸钠溶液相互作用，灌浆可操作性时间明显降低，通过对普通硅酸盐水泥加入量进行限定，不仅节约了成本，还能够降低其对可操作时间的不良影响。
[0012]进一步地，所述羟丙基甲基纤维素的黏度为15～25万。
[0013]进一步地，所述外加剂由硅酸钠溶液和氯化钙以质量比1～1.5∶1组成。
[0014]更进一步地，所述外加剂由硅酸钠溶液和氯化钙以质量比1～1.2∶1组成。
[0015]通过添加硅酸钠溶液和氯化钙，为浆液增加钙源，硅酸钠溶液的加入为灌浆浆液硬化结实体后期强度的提升提供了潜在条件。
[0016]本专利技术还提供了一种矿用再生顶板新型灌浆浆液制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1.将硅酸钠溶液和氯化钙混合后，搅拌均匀，反应后得到外加剂；
[0018]S2.将粘土和水混合后，搅拌至均匀，浆液沉浮后得到黄泥浆；
[0019]S3.将普通硅酸盐水泥、生石灰、外加剂、羟丙基甲基纤维素加入黄泥浆中，搅拌至均匀，得到矿用再生顶板新型灌浆浆液。
[0020]进一步地，S1中反应的温度为18～25℃，反应的时间为2
‑
6h。
[0021]进一步地，所述水和粘土的质量比为1～4∶1，所述浆液沉浮时间为12～24h。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术以建筑工地中的废弃粘土为主要原料，降低普通硅酸盐水泥用量，减小了水泥水化热对煤炭产生的不安全影响，更重要的是在降低成本的同时还实现了资源的重复利用，羟丙基甲基纤维素具有一定的保水性，其可增大灌浆浆液的黏度，能够有效地将粘土等原浆液细小颗粒粘结起来，有利于提高灌浆浆液硬化结实体的固结强度。
[0024]本专利技术提供的矿用再生顶板新型灌浆浆液可操作时间可在3.9～17h范围内进行调节，添加羟丙基甲基纤维素后，养护28天后硬化结实体的抗压强度由0.9MPa提高到了1.42MPa，提高了57.8％，粘土基灌浆浆液硬化结实体的力学性能得到了极大改善。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为为实施例1中一种矿用再生顶板新型灌浆浆液的制备方法的流程图；
[0027]图2为实施例1
‑
5所得矿用再生顶板新型灌浆材料的可操作时间变化图；
[0028]图3为本专利技术实施例中粘度测定实验操作图；
[0029]图4为实施例1
‑
5所得矿用再生顶板新型灌浆材料的黏度变化图，；
[0030]图5为对比例2
‑
6所得灌浆浆液的可操作时间变化图；
[0031]图6为对比例1
‑
6所得灌浆浆液的黏度变化图；
[0032]图7为实施例1、对比例4和6所得灌浆材料浆液的硬化结实体骨料与浆液的界面粘结图；
[0033]图8为实施例1与对比例7和8灌浆浆液的可操作时间的对比图；
[0034]图9为实施例1与对比例7和8灌浆浆液的粘度的对比图。
具体实施方式
[0035]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用再生顶板新型灌浆浆液，其特征在于，按质量份计包括粘土40
‑
60份、普通硅酸盐水泥4
‑
8份、生石灰4
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8份、外加剂0.3
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0.7份、羟丙基甲基纤维素0.2
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0.8份。2.根据权利要求1所述的一种矿用再生顶板新型灌浆浆液，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素的黏度为15～25万。3.根据权利要求1所述的一种矿用再生顶板新型灌浆浆液，其特征在于，所述外加剂由硅酸钠溶液和氯化钙以质量比1～1.5∶1组成。4.根据权利要求3所述的一种矿用再生顶板新型灌浆浆液，其特征在于，所述外加剂由硅酸钠溶液和氯化钙以质量比1～1.2∶1组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱国，李政，孙道胜，刘开伟，郑群，余国锋，韩云春，于乐乐，仲小凡，陈静，赵俊，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：