[发明专利]一种高掺量粉煤灰注浆原料的配比方法

说明书

本发明公开一种高掺量粉煤灰注浆原料的配比方法，高掺量粉煤灰注浆原料包括水泥、粉煤灰和水，配比方法包括以下步骤：S1、初步试验；S2、优化配比试验；S3、绘制曲线图，根据浆液析水率和浆液密度增长幅度确定浆液的固结效果变化规律，总结变化规律；S4、根据步骤S3中确定的变化规律，结合注浆要求选择相应的配比。本发明通过大掺量粉煤灰水泥材料不同配比的浆料自由析水测试，得到固结效果、凝结时间和抗压强度变化规律，从而可以根据注浆加固顶板的强度要求和浆液的凝结时间要求选择相应的配比对确保工程质量，降低工程造价有重要意义。

技术领域

本发明涉及采煤注浆领域，具体的是一种高掺量粉煤灰注浆原料的配比方法。

背景技术

煤炭是我国重要的基础能源和原料，合理设计，科学采煤，是实现煤矿安全高效生产的必然趋势，为控制垮落带直覆下采煤顶板事故的发生，矿业工程师们开始实践采用井下顺层钻孔预注浆加固顶板，工程技术上最早用于注浆的材料是石灰和粘土，1856年开始将水泥用于注浆，均采用单液方式注入。老采空区注浆材料由于工程需求量大，要求价格便宜、强度较大，而且注入的工艺方法简单易操作，一般应尽量就地取材，因此多采用水泥、粘土、粉煤灰、砂等材料进行充填加固。

粉煤灰是燃煤电厂排放的伴生废弃物，具有火山灰活性的一种微细粉末。粉煤灰的颗粒细与水泥等胶凝材料共同制成的浆液稳定性和流动性都较好，能弥补水泥注浆材料的一些缺点，改善注浆材料的某些性能降低注浆施工时的需水量并便于施工操作，使灌浆材料的应用范围扩大，满足不同工程需要，在注浆工程中的应用日趋广泛。

注浆加固材料的使用目的就是作为破碎岩体的胶结物，使破碎岩体胶结在一起，达到一定的胶结强度，工作面回采时达到不漏顶的目的。由于釆空区注浆的特殊性，使得对注装材料的强度及细度方面要求相对较低，若采用单液水泥架注浆，往往强度过高，浪费了材料并提高了工程造价，若釆用纯粉煤灰、粘土或水泥含量过少的混合装液，又可能造成早期强度不够和离析，难以保证施工质量。因此，合理的设计大掺量粉煤灰水泥材料配比，了解其物理力学性能及最佳浆液配合比，对确保工程质量，降低工程造价有重要意义。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种高掺量粉煤灰注浆原料的配比方法，通过大掺量粉煤灰水泥材料不同配比的浆料自由析水测试，得到浆液析水率和浆液密度增长幅度确定浆液的固结效果变化规律，以及在同一水灰比不同固相比和在同一固相比不同水灰比的粉煤灰的凝结时间和抗压强度变化规律，从而可以根据注浆加固顶板的强度要求和浆液的凝结时间要求选择相应的配比。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高掺量粉煤灰注浆原料的配比方法，高掺量粉煤灰注浆原料包括水泥、粉煤灰和水，配比方法包括以下步骤：

S1、初步试验：选2个配比采用静置测试混合浆在重力作用下自由析水过程，测定浆吸水率、结石率和抗压强度；

S2、优化配比试验：根据步骤S1中试验结果重新选择6个配比进行自由析水测试，将各配比浆液充分搅拌均匀后，每个配比的浆液分别取3组样品进行重力作用下自由析水，测定并记录每组析水率、密度、凝结时间、抗压强度数据；

S3、根据步骤S2中得到的数据绘制由浆液析水率曲线图和密度变化曲线图，根据浆液析水率和浆液密度增长幅度确定浆液的固结效果变化规律，根据步骤S2中得到的数据确定在同一水灰比不同固相比和在同一固相比不同水灰比的粉煤灰的凝结时间和抗压强度变化规律；

S4、根据步骤S3中确定的浆液的固结效果、凝结时间和抗压强度变化规律，结合注浆加固顶板的强度要求和浆液的凝结时间要求选择相应的配比。

优选地，高掺量粉煤灰注浆原料中水泥、粉煤灰和水的质量比为1-3：7-9：8-10。

优选地，高掺量粉煤灰注浆原料中水泥、粉煤灰和水的质量比为2：8：10。