[发明专利]用于冻结孔固管封水的缓凝水泥浆液

说明书

技术领域

本发明涉及一种缓凝水泥浆液，特别是一种适用于全深冻结法凿井工程中孔深达800m、地温达32℃条件下的冻结孔固管封水施工。

背景技术

岩土工程冻结施工中，冻结孔解冻后将成为导水通道；尤其是全深冻结法凿井中，冻结孔穿过马头门等井筒附属硐室，冻结孔解冻后浅部含水层的水和砂易导通至深部，造成浅部水资源的流失，对水资源匮乏的我国西部地区及其重要，严重威胁井底车场巷道与硐室的安全。为此，冻结孔施工结束、冻结管安装前，需先将孔底以上一定高度范围内的钻孔泥浆置换为具有一定缓凝时间、较高结石率且结石体具有较高强度与抗渗性的水泥浆液，而后安装冻结管，通过水泥浆液的固化，实现冻结管与地层的胶结，截断导水通道。

中国专利ZL200810054511.6公开的“冻结管与围岩间环状充填的方法”，采用水泥、水、粘土或膨润土、GK-4A高效缓凝减水剂、碱粉、胺粉、腈粉配制而成，比重为1.1~1.2。该水泥浆液仅适用于普通造孔泥浆。水泥浆充填前，需把化学泥浆调换成普通泥浆，不仅耗时费力、成本高，且易导致孔壁坍塌，影响工程顺利施工。在我国西部（如鄂尔多斯矿区门克庆煤矿等）冻结孔固管封水工程中的失败表明，上述专利技术应用范围很有限，浆液缓凝性能不足。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于冻结孔固管封水的缓凝水泥浆液，满足冻结管下管时间的要求的前提下，解决井底车场等巷道硐室的安全，浅部水资源流失的问题。

本发明的目的是这样实现的：用于冻结孔固管的缓凝水泥浆液，该水泥浆液是以水泥、水为主材，按水与水泥的质量比1:1~1.25:1混合搅拌，并按水泥用量的质量百分比，分别掺入稳定剂2%~5%、缓凝剂0.6%~0.75%、增粘剂0.1%~0.3%；

配制方法是：先将水泥、水、稳定剂混合，配制基本浆液并搅拌均匀；再依次掺入缓凝剂、增粘剂并分别搅拌均匀；每个阶段均搅拌2～3分钟。

所述水泥为低强度等级非早强的复合硅酸盐水泥P.C 32.5；或者所述的水泥为普通硅酸盐水泥P.O 42.5。

所述的稳定剂为普通膨润土；或者所述的稳定剂为钠基膨润土。

所述的缓凝剂为焦磷酸钠与柠檬酸, 按质量比2:1混掺；或者所述的缓凝剂为三聚磷酸钠与柠檬酸，按质量比为2:1混掺。

所述的增粘剂为羧甲基纤维素钠。

有益效果，由于采用了上述方案，该水泥浆液比重为1.2～1.8，漏斗粘度为20～40s，初凝时间一般介于24h～48h之间，浆液结石体具有较高的强度及良好的抗渗性能。水泥浆液中，通过加入膨润土与增粘剂，提高浆液的稳定性，延缓水泥颗粒的析水沉淀；通过掺入缓凝剂，获得冻结管安装所需要的缓凝时间；通过掺入微膨胀剂，提高浆液结石体的抗渗性。该缓凝水泥浆液与冻结孔打钻常用的普通泥浆或化学泥浆混合后不凝固，因此，水泥浆注入前不需对冻结孔内的泥浆做调质或置换处理，而是在配制完毕直接用泥浆泵压入冻结孔内。

在满足了冻结管下管时间的要求的前提下，解决了井底车场等巷道硐室的安全，浅部水资源流失的问题，达到了本发明的目的。

优点：施工简便，工程造价低。水泥浆液凝固后，形成一定高度、具有较高强度、良好抗渗性能的隔水层，可隔绝冻结孔内的深、浅部水力联系，有效地保证井下巷道与硐室的安全，并可避免浅部水资源流失，有效地保护水资源及生态环境。

具体实施方式

实施例1：以水泥为低强度等级非早强的复合硅酸盐水泥P.C 32.5或普通硅酸盐水泥P.O42.5和水为主材，按水与水泥的质量比1:1~1.25:1混合搅拌；并按水泥用量的质量百分比，分别掺入稳定剂2%、缓凝剂0.6%，羟丙基甲基纤维素0.1%；所述的稳定剂为膨润土或钠基膨润土；所述的缓凝剂为焦磷酸钠、柠檬酸混掺，质量比为2:1混合；

配制方法是：先将水泥、水、稳定剂混合，配制成基本浆液并搅拌均匀；再掺入缓凝剂并搅拌均匀；最后掺入增粘剂并搅拌均匀；每个阶段均搅拌2～3分钟。

实施例2：以水泥为低强度等级非早强的复合硅酸盐水泥P.C 32.5或普通硅酸盐水泥P.O42.5和水为主材，按水与水泥的质量比1:1~1.25:1混合搅拌；按水泥用量的质量百分比，分别掺入稳定剂3.5%、缓凝剂0.7%，羟丙基甲基纤维素0.2%；所述的稳定剂为膨润土或钠基膨润土；所述的缓凝剂为焦磷酸钠、柠檬酸混掺，质量比为2:1混合；

配制方法与实施例1相同。