[发明专利]一种应用超高水材料与水泥的“两步”注浆堵水方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山水害治理的注浆堵水方法，特别是一种应用超高水材料与水泥的“两步”注浆堵水方法。特别适用于含水层溶洞与裂隙较发育的岩层注浆堵水。

背景技术

煤矿在深部开采尤其是在开采下组煤时，多数矿井都受到陷落柱及埋藏于煤层下部的奥陶纪灰岩强含水层因岩石溶洞发育造成的突水威胁。为防止煤炭开采过程中发生突水造成淹井事故，目前较普遍的措施是改善煤层底板隔水层的性能，工程中常采用对含水层的溶洞或裂隙注入水泥浆等充填方式来达到封堵导水通道的目的。由于采用水泥浆作为充填物其成本较高，同时充填体在结石过程中有一定的收缩性，往往造成被封堵住的导水通道水又会发生渗漏，一次注浆有时难以达到理想效果。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种应用超高水材料与水泥的“两步”注浆堵水方法。在降低充填成本的前提下，仍能确保加固的隔水层具有较高的安全系数。

本发明包括下列步骤：1)、先采用超高水材料浆体在自然压力下对注浆量较大的岩石溶洞和裂隙进行注浆；2)、后采用水泥浆封堵通向煤层的导水裂隙通道。

本发明具有下列优点：(1)、由于在注浆充填相同溶洞和裂隙条件下，超高水材料用量约为水泥浆的1/3，注浆效率约为同等条件下水泥注浆效率的2-3倍，超高水材料与水泥形成的复合充填体可达到单水泥充填体的堵水效果；(2)、使用成本较低的超高水材料浆体对溶洞进行充填，又使用充填体强度较高的水泥浆对导水裂隙进行注浆封堵，利用了超高水材料充填体具有微膨胀性的优点，克服了水泥充填体结石后体积会收缩的缺点，在降低充填成本的前提下，仍能确保改造的隔水层具有较高的安全系数。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括下列步骤：1)、采用超高水材料浆体1在自然压力下对注浆量较大的溶洞和裂隙进行注浆；2)、采用水泥浆2封堵导水裂隙及通道。

所述的超高水材料包括A组分和B组分，A组分包括是由高铝水泥熟料、悬浮分散剂和缓凝剂，B组分包括生石膏、生石灰和促凝剂。A组分和B组分分别加水形成单一组分浆体，单一组分数小时不凝结，一旦混合，便能快速凝结、硬化，水体积达到97％时，自然状态下不泌水，并有一定强度。

所述超高水材料浆体(1)的浆体水灰比为3：1-8：1。

超高水材料在工程实践中，常用于井下采空区充填或作为巷旁充填体用于沿空留巷等，其使用环境多为空区。所形成的充填体力学性能指标可通过调整材料配比而实现，工艺技术较为成熟。超高水材料用于含水层治理，其使用环境均为富水体。试验表明：充分混合的超高水材料浆体进入水体中时，仍可形成固结体并有一定强度。当超高水材料浆液进入水体中后，岩溶中部分水体将参与固结反应，所形成的充填体体积较原浆体增大，强度有所降低。试验数据表明：原浆体水灰比在3：1-8：1时，浆液在水体中形成的充填体体积可增加40-100％，单轴抗压强度可达2.0MPa-0.2MPa。水体中形成充填体体积大小与原浆液的水灰比、温度及搅拌时间有关。

根据不同工程的需求，可通过调节超高水材料浆体入水水灰比、温度及搅拌时间，确定超高水材料的经济用量，同时控制溶洞中充填体形成的体积量及强度，以保证充填体的强度既可抵抗一定水压又可支撑水泥充填体注浆压力。此外超高水材料浆体所形成的固结体具有微膨胀性，可以与溶洞和裂隙岩面紧密贴合，增强了两者之间的密闭性，解决了单纯利用水泥需要二次注浆的问题。当岩石溶洞被超高水材料固结体充填密实后，其钻孔通道采用普通水泥浆加压注浆，用以封堵通向煤层的导水裂隙通道并提高整个充填体强度，增强孔洞之上岩体的整体性，保证注浆加固效果。