[发明专利]一种矿用低渗透围岩注浆加固材料及立体注浆加固方法

说明书

本发明公开了一种矿用低渗透围岩注浆加固材料，包括超细复合注浆材料，超细复合注浆材料包括超细水泥、超细粉煤灰、超细矿粉、萘系减水剂、木质素磺酸钙；加固方法采用超高压分布式立体注浆加固方法，首先对浅孔实施低压注浆，形成阻止围岩漏浆的承压层，为后期中高压注浆、超高压注浆提供基础；然后对普通深孔实施中高压注浆，进一步充填围岩裂隙，形成强度更高的固结承压层，为后期的超高压注浆提供基础；最后对关键深孔实施15MPa以上的超高压注浆，通过采用超细复合注浆材料、超高压注浆加固，有效提高浆液渗透性及注浆量，有效提升注浆效果，克服了现有注浆加固材料存在的粒径大、渗透性差、搅拌不均匀且易结团、析水率高的问题。

技术领域

本发明涉及矿山巷道围岩注浆加固技术领域，尤其是涉及一种矿用低渗透围岩注浆加固材料及立体注浆加固方法。

背景技术

随着我国矿山开采深度日益增加，深部巷道围岩注浆加固工程量大幅增长。在深部高应力作用下，巷道围岩力学性质恶化、软弱煤岩体裂隙开度较小或被压密闭合，围岩渗透性较差，采用现有的注浆材料、注浆方法，浆液难以注入围岩内部，注浆加固效果极差，致使巷道存在发生严重变形或冒顶风险。针对矿山巷道注浆加固工程，常用的注浆加固材料主要有三类：①普通水泥注浆材料，主要采用强度等级为42.5、52.5的普通硅酸盐水泥，加入少量水泥添加剂，与水混合搅拌，配制成单液浆，有时为了调节浆液凝固时间，加入水玻璃，实施双液注浆；②超细水泥注浆材料，主要将普通硅酸盐水泥磨细成超细水泥，然后加入少量水泥添加剂，与水混合搅拌，配制成超细水泥单液浆；③化学注浆材料，主要包括聚氨酯类、丙烯酰胺类等浆液。

针对深部低渗透围岩注浆加固，上述注浆材料存在的问题是：普通水泥注浆材料的粒径大，渗透性差，难以注入裂隙开度小于0.1mm的裂隙，致使注浆量小，注浆效果差；现有的超细水泥注浆材料，超细水泥与添加剂分别加入水中后，在搅拌桶内搅拌，存在搅拌不均匀、容易结团的问题，而且析水率较大，按照1.5-2:1的水灰比，析水率达到30-40％，较大的析水量反而弱化了泥质岩石强度；化学注浆材料则存在价格昂贵、固结体强度低、有污染等问题。因此，研制粒径小、渗透性好、易搅拌、不结团、析水率低、固结强度高、价格低的注浆材料是解决该问题的关键。

在矿山巷道围岩注浆加固方法方面，目前普遍采用的注浆压力小于6-8MPa的低压注浆加固，对于浅埋低应力、破碎围岩巷道而言，能够满足注浆要求，注浆效果较好，但是对于深部高应力、低渗透围岩而言，仍存在以下问题：①对于裂隙开度小于0.1mm的低渗透围岩而言，现有注浆压力普通偏低，难以克服细微裂隙中的浆液流动阻力，致使浆液渗透性差，注浆量小，难以起到注浆加固作用；②如果提高注浆压力，注浆压力过大则会对巷道围岩造成破坏，致使巷道出现鼓出变形或破裂漏浆。针对矿山巷道低渗透围岩注浆加固，如何实现高压注浆、并避免注浆压力致使巷道围岩鼓出变形或破裂漏浆是低渗透围岩注浆加固技术难题的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用低渗透围岩注浆加固材料及立体注浆加固方法，克服了现有注浆加固材料存在的粒径大、渗透性差、搅拌不均匀且易结团、析水率高的问题，解决了注浆压力低难以注入低渗透围岩或注浆压力高致使巷道出现鼓出变形或破裂漏浆的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种矿用低渗透围岩注浆加固材料，包括超细复合注浆材料，按重量份数计，所述超细复合注浆材料包括超细水泥850-950份、超细粉煤灰45-55份、超细矿粉45-55份、萘系减水剂3-8份、木质素磺酸钙1-3份，上述组分均可以适当调整，所述超细复合注浆材料按照水灰比0.8-1.5:1加入对等质量的水搅拌后形成单液注浆料，经过充分搅拌后，不存在结团现象，浆液粘度低、流动性好、浆液渗透性好、析水率低，水灰比为1:1时，各组分的比例经过调配，析水率小于5％，在保证较好流动性的同时，析水率也较小。

优选的，所述超细水泥为强度等级不小于42.5的超细硅酸盐水泥，所述超细矿粉为经过粉磨处理的高细度粒化高炉矿渣，所述萘系减水剂和所述木质素磺酸钙经过超细化粉磨处理。