[发明专利]一种速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料及其使用方法

说明书

本发明公开了一种速凝早强水泥‑水玻璃双液注浆材料及其使用方法，所述注浆材料是由基体组份和外掺组份配制而成，基体组份包括胶凝材料、水，外掺组份包括速凝剂、减水剂；胶凝材料水灰比为0.3～0.5，速凝剂与配制完成的胶凝材料浆液体积比为1:1，减水剂掺加量为胶凝材料的1.0～3.0％。本发明的注浆材料具有凝结时间短、早期强度高、结石率高、可泵性好、稳定性好的特征，可应用于破碎顶板围岩的超前注浆加固，以防止巷道掘进时冒顶，可提高巷道掘进效率。

技术领域

本发明涉及一种速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料及其使用方法，适用于矿山巷道破碎顶板的超前注浆加固，属于矿山与地下工程安全技术领域。

背景技术

矿产资源的开发是人类社会前进和发展中的一个重要组成部分，它对人类社会的发展和文明的进步有着重要的推动作用。围岩的性质和巷道开掘后围岩的状态是巷道稳定的重要因素。由开挖造成围岩高应力中的相当一部分，可由围岩本身承担。一旦岩体被破坏而丧失强度，它不仅不能成为巷道的稳定因素，反而会成为支护的荷载。在我国许多矿区煤矿开采的过程中会遇到块度较小、呈松散破碎状的巷道围岩，在遭受采动应力作用的煤层或破碎围岩中掘进巷道，处于原始平衡状态的非连续的煤层或岩体平衡状态遭到破坏，巷道围岩因变形释放大量能量，导致弱面进一步扩展、新的裂隙产生，从而导致围岩松动破碎。若采用不适当的维护措施，会造成巷道围岩裂隙更加发育，支护难度增加，最终导致巷道破坏；破坏后的巷道围岩更加破碎，再生裂隙更加发育，给巷道维护带来更大困难。

在我国不少煤矿存在小窑破坏区，在对下分层进行开采时，大部分煤层遭小窑破坏，煤层上分层遭小窑破坏后煤层顶板破碎垮落，且部分区域位于老煤窑采空区留设的窄煤柱下，从而顶板围岩受到周围采空区垮落形成的应力集中区的显著影响，造成开采难度增加。破碎围岩注浆加固，是利用浆液把围岩的各种弱面充实、重新进行胶结起来，从而提高围岩整体稳定性和力学性能，增强围岩的自承能力，参与巷道的进一步平衡过程。围岩注浆加固往往与其他的巷道支护形式结合起来，它不仅改善围岩性质岩性和应力分布，而且大大减小巷道围岩变形，从而大大改善了其他支护形式的受力状况。但目前多采用水泥基类注浆材料，该类注浆材料凝结时间长、强度增加的慢，不利于注浆加固后巷道在短时间内掘进，造成矿井采掘工程接替紧张。

综上所述，亟需研发一种速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料，注浆后可在短时间内形成高强度的结石体，以保证顶板破碎围岩的稳定性，防止巷道掘进冒顶事故的发生，可保证巷道掘进及工作面设备安装的安全，为现代矿山的安全高效开采提供保障。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料及其使用方法，该注浆材料具有凝结时间短、早期强度高、结石率高、可泵性好、稳定性好的特征。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料，包括基体组份和外掺组份，基体组分包括胶凝材料，外掺组分包括速凝剂和减水剂；所述胶凝材料用于胶结破碎围岩，速凝剂用于加快胶凝材料水化反应的凝结速度，减水剂用于减少单位用水量并改善浆料的和易性。

优选的，该注浆材料中的胶凝材料和外掺组分中的速凝剂的配比如下：按配比混合胶凝材料和水并进行机械搅拌形成混合浆料，混合浆料和速凝剂的体积比为0.9～1.1:1；

该注浆材料中的胶凝材料和外掺组分中的减水剂的配比如下：减水剂的质量为胶凝材料的1.0～3.0％。

优选的，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥(标号为P·O 32.5～42.5)，速凝剂为10～17°Be'的水玻璃溶液(该速凝剂可加快胶凝材料的水化反应，快速达到初凝强度，提高巷道破碎顶板胶结后的强度和稳定性，防止巷道掘进时冒顶事故的发生，保证巷道掘进安全)，减水剂为萘系高效减水剂。

一种上述速凝早强水泥-水玻璃双液注浆材料使用方法，括如下步骤：