[发明专利]一种二氧化碳封存注浆材料及其施工方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳封存注浆材料及其施工方法。该注浆材料按质量份计包括以下原料：水泥100‑110份，微硅粉或高炉矿渣粉或粉煤灰24‑26份，水玻璃1‑5份，烷基酚聚氧乙烯醚1‑5份，减水剂2.5‑3.0份，月桂醇硫酸酯钠1‑5份，水90‑100份。本发明利用了水玻璃与高浓度二氧化碳反应生成的硅胶可加固底层，并于后期强度提升较快的高铝活性水泥材料联合作用，加固底层。

技术领域

本发明属于环境工程与地下工程材料领域，具体涉及一种二氧化碳封存注浆材料及其注浆方法。

背景技术

由于全球碳循环的失衡，即人类活动如矿物燃料燃烧与毁林等释放到大气中的二氧化碳超过同期地球大气中二氧化碳的增量及海洋吸收量的现象，这样就会导致大气中的二氧化碳越来越多，从而导致地球温室效应的加剧，最终导致全球出现极端天气的情况大大增加，虽然已知的材料中有些对二氧化碳气体具有吸收作用，如混凝土，但是由于混凝土都是用于建筑的构造，因此也不具有封存所需的密闭空间，从而无法进行二氧化碳气体的封存，因此如何对人类活动后产生的二氧化碳气体进行封存使其不排放到大气中也是亟需解决的问题。

另外我国是世界上最大的煤炭生产和消费国。长期大规模高强度的煤炭开采产生了为数众多的废弃矿井和面积巨大的采空区，采空后会对采空区进行抽采煤层气；对于废弃矿井可划分为新废弃矿井和老废弃矿井；新废弃矿井是指已经停止生产，但是矿井中的运输系统和供水系统还未拆除；而老废弃矿井是指矿井已经停产一定时间且矿井中的运输设备已完全拆除，并且对矿井进行煤层气抽采，但是目前无论是新废弃矿井还是老废弃矿井内均有空间，从而使矿井内空缺的地面易发生沉降、塌陷等灾害情况，由于新废弃矿井内运输系统及供水系统还未拆除，因此如何利用新废弃矿井的运输系统对其内部的巷道进行填充，进而降低沉降、塌陷等灾害情况发生是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二氧化碳封存注浆材料及其施工方法，以解决现有注压水泥存在的强度低，工程施工难度高的问题。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案包括。

一种二氧化碳封存注浆材料，包括如下重量份的原料：水泥100-110份，微硅粉或高炉矿渣粉或粉煤灰24-26份，水玻璃1-5份，烷基酚聚氧乙烯醚1-5份，减水剂2.5-3.0份，月桂醇硫酸酯钠1-5份，水90-100份。

进一步的，所述减水剂包括聚羧酸减水剂；所述聚羧酸减水剂包括酯类聚羧酸母液和醚类聚羧酸母液。

进一步的，所述水泥包括高铝水泥。

进一步的，所述微硅粉平均粒径不大于0.03 mm，比表面积不小于16 m²/g。

按照上述混凝土的组份配比，本发明还提供一种二氧化碳封存注浆材料的施工方法，所述方法包括如下步骤：

将水泥、微硅粉或高炉矿渣粉或粉煤灰投入到搅拌设备中搅拌混合60-100 s，得到固体物料A；

将烷基酚聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸酯钠盐和醚类聚羧酸母液加入到水中，搅拌30-50 s混合均匀，得到混合溶液B；

将混合溶液B加入固体物料A中，搅拌，混合均匀，然后加入水玻璃，在注浆机中继续搅拌均匀，即得到注浆材料；

将注浆机中的注浆材料迅速注压围岩，使其形成密闭的围岩区域；

向分割好的围岩区域内注入二氧化碳后封堵；

利用高压管路继续注入注浆材料并逐步减小压力直至0 MPa。

进一步的，所述围岩区域的体积为400 m³～600 m³。

进一步的，所述注压围岩使用的注浆材料占围岩区域的体积不小于10％。