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      不同灌漿材料在礦山井下灌漿中應(yīng)用的優(yōu)缺點分析

      2017-11-28 15:36:36梁海廷侯雷明韓濤張通彪
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2017年27期
      關(guān)鍵詞:石灰?guī)r水玻璃環(huán)保

      梁海廷++侯雷明++韓濤++張通彪

      摘 要:隨著國家對環(huán)保的要求和人們對環(huán)境意識的逐漸提升,人們對環(huán)保材料的需求也越來越大,環(huán)保材料在人們的生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛,井下灌漿漿液也在隨技術(shù)要求的變化而不斷升級。本文從水泥、水玻璃的基本性能出發(fā),對水灌漿材料的性能和應(yīng)用進(jìn)行探討,分析對比各漿液成分的不同,以及灌漿效果及結(jié)石體性能的優(yōu)缺點。

      關(guān)鍵詞:井下灌漿 環(huán)保 水玻璃 水泥 石灰?guī)r

      中圖分類號:TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)09(c)-0034-02

      隨著國家對環(huán)保的要求和人們對環(huán)境意識的逐漸提升,人們對環(huán)保材料的需求也越來越大,環(huán)保材料在人們的生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛,井下灌漿漿液也在隨技術(shù)要求的變化而不斷升級。目前,各礦山井下灌漿漿液成分因地質(zhì)、水文條件的不同也各不一樣,現(xiàn)就五礦礦業(yè)控股公司權(quán)屬各礦山井下灌漿漿液不同成分,漿液的優(yōu)缺點進(jìn)行對比。

      1 水玻璃

      水玻璃的用途非常廣泛,幾乎遍及國民經(jīng)濟的各個部門。在礦山領(lǐng)域,對于礦山選礦、防水、堵漏起到很重要的作用。

      水玻璃灌漿的優(yōu)點:水玻璃漿液是真溶液,開始粘度低,可灌性好;水玻璃漿材來歷廣,造價低,經(jīng)濟效益無窮;水玻璃漿材主劑毒副作用小,不會污染環(huán)境,運用安全;能夠與水泥合作運用,能結(jié)合水泥漿材利水玻璃漿材兩者的長處;水玻璃類化學(xué)灌漿資料是指一系列漿材,能夠針對不同的施工、水文、地質(zhì)、土壤條件,選用相應(yīng)的品種。

      但是,目前因水玻璃自身的結(jié)構(gòu)原因而導(dǎo)致的固化后耐水性差的問題尚未得到徹底解決,因不同的途徑造成的固化而產(chǎn)生的固化機理也是各種各樣,從而使水玻璃在其應(yīng)用以及解決其相應(yīng)的缺陷上受到阻礙。

      2 水泥

      水泥作為灌漿材料具有強度高、耐久性好、無毒、無味、材料來源方便、價格低廉等優(yōu)點,但存在如下缺點:水泥粒徑較大,粗顆粒多,最大粒徑可達(dá)90~100μm;水灰比較大時,漿液的穩(wěn)定性差,易析水回濃,不能有效灌入細(xì)微裂隙;且硬化時伴有析水,固相體積收縮,使硬化結(jié)石與被灌基體的粘結(jié)強度降低,形成新的滲水通道。

      超細(xì)水泥灌漿料是由高強型超細(xì)水泥、膨脹劑、礦渣等多種助劑,經(jīng)特殊設(shè)備精制而成的新一代無機剛性超細(xì)灌漿材料。無毒、無味、對地下水及環(huán)境無污染,屬環(huán)保型灌漿材料。漿液固化時無收縮現(xiàn)象,結(jié)石強度高,耐久性好,不老化,抗?jié)B性能佳。漿液流動性好,材料的比表面積在800m2/kg以上,平均粒徑5μm以下,因而其穩(wěn)定性及可灌性高。漿液凝固時間可按工程需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。漿液施工工藝簡單,操作方便,能大規(guī)模使用。

      3 水泥-水玻璃

      水泥-水玻璃作為一種復(fù)合型雙液注漿材料,集中了水泥和水玻璃兩種材料的優(yōu)點,在井下注漿工程中發(fā)揮了重要作用。通過總結(jié)各注漿工程效果發(fā)現(xiàn),漿液的凝固特性對灌漿、堵水效果具有直接影響。

      傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液注漿材料因其凝膠時間短、早期的抗壓強度高的優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于井下富水層的加固堵漏。然而因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗地下水侵蝕性能較差,所以,長時間后容易被地下水中含有的酸類、鹽類等物質(zhì)腐蝕破壞。傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液注漿材料的凝膠時間隨水玻璃波美度的增加而減小,隨水玻璃所占漿液比例的增加而延長,隨水玻璃模數(shù)的增加先縮短后延長。

      在傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液注漿材料的基礎(chǔ)上,綜合利用工業(yè)廢渣如粉煤灰、礦渣,形成一種新型復(fù)合水泥基-水玻璃雙液注漿材料,即以水泥復(fù)合粉煤灰、礦渣形成A液,與水玻璃B液混合,得到復(fù)合水泥基-水玻璃雙液注漿材料。該材料具有以下特點:(1)鈉基膨潤土、萘系減水劑所占比例分別為3%、1%時,漿液具有較好的穩(wěn)定性和流動性;漿液凝膠時間在幾十秒到幾分鐘之間且可調(diào),可通過改變水玻璃所占比例、波美度、及粉料比例來改變漿液的凝膠時間;水玻璃所占比例控制在20%時,結(jié)石體抗壓強度最大,而且增大水玻璃的波美度或水泥、粉煤灰、礦渣三者混摻均可提高結(jié)石體的抗壓強度。(2)具有較高的抗化學(xué)侵蝕性能。(3)摻入粉煤灰、礦渣后,復(fù)合水泥基-水玻璃雙液漿水化產(chǎn)物Ca(OH)2的含量降低,水化早期,微觀結(jié)構(gòu)較為松散,隨著齡期的延長,微觀結(jié)構(gòu)明顯得到改善,逐漸變得密實。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下相比,在腐蝕條件下養(yǎng)護(hù),傳統(tǒng)水泥-水玻璃雙液漿中Ca(OH)2含量顯著減少,微觀結(jié)構(gòu)變得松散,而復(fù)合水泥基-水玻璃雙液漿Ca(OH)2變化較小,微觀結(jié)構(gòu)依然很密實。

      4 石灰?guī)r-水玻璃

      通過pH值實驗測定證明該系統(tǒng)是能反應(yīng)的,但是反應(yīng)較緩慢。其內(nèi)部水玻璃中SiO2處于某種過渡態(tài),波美度大于45°,適當(dāng)升高溫度,可加速系統(tǒng)反應(yīng)。通過實驗,40℃養(yǎng)護(hù)下低品位石灰?guī)r-水玻璃漿液小試體(2cm×2cm×2cm)結(jié)石強度和固砂強度分別可達(dá)8.3MPa和11.3MPa。所以,石灰?guī)r-水玻璃灌漿材料可開發(fā)作為一種新型無機灌漿材料。

      參考文獻(xiàn)

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      [3] 殷素紅,文梓蕓.石灰?guī)r-水玻璃系統(tǒng)灌漿材料的研究[J].新型建筑材料,2001(1):42-45.

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