【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿业工程注浆材料，尤其涉及一种柔性固废基注浆材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、注浆材料是在压力作用下注入地层裂隙或孔隙中用于充填、加固和堵水等作用的胶凝材料，为满足施工和使用要求，注浆材料要求：1)结石率高，凝结后固化体强度匹配；2)浆液工作性好，便于泵送和注浆；3)凝结时间可控；4)固化后结石体的孔隙率低、抗渗性好；5)对于顶板注浆，还要求注浆材料具有一定的韧性。
2、注浆材料总体上可分为无机与有机材料两大类，其中无机含颗粒物材料主要以硅酸盐水泥基材料为主，目前也已开发出了以碱激发胶凝材料、地质聚合物材料、固废基胶凝材料等为基础的新型无机注浆材料体系；无机溶液材料体系主要以水玻璃为主。而有机高分子注浆材料体系包括沥青、环氧树脂、丙烯酰胺、聚氨酯、丙烯酸盐、脲醛树脂等体系。除了单一无机和有机注浆材料外，还有无机与有机复合、有机与有机复合、无机与无机复合等多种复合注浆材料体系。
3、除了满足使用性能要求外，注浆材料的成本是实际工程应用中重点考虑的因素，有机注浆材料体系的材料成本较高，如环氧树脂、丙烯酰胺等的成本都在10000元/吨以上，在含水层注浆治理过程，注浆材料使用需求量大，给煤炭开采企业带来沉重的经济负担；目前主要采用的水泥基或者水泥-水玻璃基注浆材料，存在结实率偏低、泌水较严重，注浆材料固化后泌出水存在二次渗透等的风险，因此，开发出低成本、泌水低的新型注浆材料体系对于煤炭开采以及矿产开采中的地层加固和水害治理具有显著的经济效益和环境效益。
4、公开号为cn112500
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种柔性固废基注浆材料及其制备方法和应用，该注浆材料由全固废材料组成，具有泌水率低、抗渗性好、制备和使用简单、生产碳排低、成本低以及高韧性的特点，在顶板加固和高承压水害治理方面具有广阔应用前景。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种柔性固废基注浆材料，包括固体材料和水，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰30.8～46.8％，矿渣粉8～24％，石膏12～16％，赤泥8～16％，碱性钙基激发剂1～10％，柔性组分16～20％，抗水分散组分0.1～0.25％。
4、进一步的，所述水的质量为所述固体材料质量的80～120％。
5、进一步的，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰38.6％，矿渣粉16％，石膏16％，赤泥8％，碱性钙基激发剂1.2％，柔性组分20％，抗水分散组分0.2％。
6、进一步的，所述碱性钙基激发剂包括硅钙渣、电石渣、再生微粉、生石灰、消石灰、钢渣粉中的一种或多种。
7、进一步的，所述柔性组分包括丙烯酰胺、交联剂和引发剂，且丙烯酰胺、交联剂和引发剂的质量分别占柔性组分总质量的90-95％，1～5％和1～5％。
8、进一步的，所述抗水分散组分由丙烯酰胺、氧化物溶胶经引发剂引发反应所得，所述引发剂包括双氧水和过硫酸铵。
9、进一步的，本专利技术还包括柔性固废基注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
10、s1：将粉煤灰、矿渣粉、石膏、赤泥和碱性钙基激发剂按比例混合，得到均质的粉体混合料a；
11、s2：在柔性组分中加入水混合搅拌，得到液体组分b；
12、s3：将粉体混合料a、液体组分b和抗水分散组分混合搅拌，得到注浆材料。
13、进一步的，步骤s2中混合搅拌的速率为600-800rpm，混合搅拌时间为2-3min。
14、进一步的，本专利技术还包括柔性固废基注浆材料在地下采空区充填治理中的应用。
15、进一步的，本专利技术还包括柔性固废基注浆材料在地层加固和堵水中的应用。
16、本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术的注浆材料是一种全固废组成的胶凝材料，在最大化利用各固废物理化学属性的基础上，协同激发形成的固废基胶凝材料，具有低碳环保，环境效益显著的优势；另外全固废胶凝材料来源广泛，材料成本远低于硅酸盐水泥基注浆材料，具有成本低廉的优势；且在制备过程中无需对原材料进行二次处理，制备方法简单。
18、2、本专利技术的注浆材料基于固废基胶凝材料的配制原理，其水化产物与基体组成包含了钙矾石和水化硅铝酸钙等胶凝性产物，尤其是水化产物中钙矾石的存在，能够结合更多的水分子，用于注浆材料等高水胶体系环境下，能够降低注浆料的泌水率，注浆材料固化后结石体的体积减少也更低，从而适用于采空区充填和含水层防治水。
19、3、本专利技术在注浆材料中加入了柔性组分，结合了丙烯酰胺的增韧效果，可以改善注浆材料的韧性，使最终制备出来的注浆材料为柔性材料，从而适用于顶板加固以及地层加固等方面应用。
20、4、本专利技术针对目前无机水泥基注浆材料成本较高、泌水较高，且存在韧性不足，抗渗性差，防治水效果不佳等问题，提出了一种由全固废材料组成的注浆材料，其具有泌水率低、抗渗性好、制备和使用简单、生产碳排低、成本低以及高韧性的特点，主要用于地下含水层的加固和防水治理，在顶板加固和高承压水害治理方面具有广阔应用前景。
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1.一种柔性固废基注浆材料，包括固体材料和水，其特征在于，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰30.8～46.8％，矿渣粉8～24％，石膏12～16％，赤泥8～16％，碱性钙基激发剂1～10％，柔性组分16～20％，抗水分散组分0.1～0.25％。
2.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于：所述水的质量为所述固体材料质量的80～120％。
3.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰41.6％，矿渣粉13.3％，石膏12.5％，赤泥9.9％，碱性钙基激发剂5.8％，柔性组分16.7％，抗水分散组分0.2％。
4.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于，所述碱性钙基激发剂包括硅钙渣、电石渣、再生微粉、生石灰、消石灰、钢渣粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于，所述柔性组分包括丙烯酰胺、交联剂和引发剂，且丙烯酰胺、交联剂和引发剂的质量分别占柔性组分总质量的90-95％，1～5％和1～5％。
6.根据权利要求1
7.如权利要求1-6任一项所述的柔性固废基注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
8.根据权利要求7所述的柔性固废基注浆材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中混合搅拌的速率为600-800rpm，混合搅拌时间为2-3min。
9.如权利要求1-6任一项所述的柔性固废基注浆材料在地下采空区充填治理中的应用。
10.如权利要求1-6任一项所述的柔性固废基注浆材料在地层加固和堵水中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性固废基注浆材料，包括固体材料和水，其特征在于，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰30.8～46.8％，矿渣粉8～24％，石膏12～16％，赤泥8～16％，碱性钙基激发剂1～10％，柔性组分16～20％，抗水分散组分0.1～0.25％。
2.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于：所述水的质量为所述固体材料质量的80～120％。
3.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于，所述固体材料包括以下组分：粉煤灰41.6％，矿渣粉13.3％，石膏12.5％，赤泥9.9％，碱性钙基激发剂5.8％，柔性组分16.7％，抗水分散组分0.2％。
4.根据权利要求1所述的一种柔性固废基注浆材料，其特征在于，所述碱性钙基激发剂包括硅钙渣、电石渣、再生微粉、生石灰、消石灰、钢渣粉中的一种或多种。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小勇，席义苗，白坤，梁向阳，石志远，王晓东，朱开鹏，张跃宏，方刚，苗贺朝，
申请(专利权)人：陕西小保当矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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