[发明专利]一种改性黏土双液浆及其制浆注浆工艺

说明书

技术领域

本发明属于矿山防治水和地基加固补强领域，特别是矿山帷幕注浆堵水工程；具体涉及一种应用于注浆工程的改性黏土双液浆及其制浆注浆工艺。

背景技术

矿山地面帷幕注浆工程是我国矿山防治水的新技术，目前已经在我国多个矿山成功运用，有效的解决了矿山水害问题。矿山地面帷幕注浆工程通过高压将浆液注入含水层的导水裂隙之中，达到降低含水层的渗透性、减少矿坑排水量的目的。所以浆液材料的适用性是矿山地面帷幕注浆工程实施效果的重要保证。

目前应用比较广泛的注浆材料有水泥——黏土浆、水泥——粉煤灰浆、水泥——尾砂浆、水泥——水玻璃双液浆和化学浆。工程应用中，水泥——黏土浆、水泥——粉煤灰浆、水泥——尾砂浆一般采用单系统注浆工艺，其中水泥——黏土浆原料取材最易，价格最低廉，应用范围较广泛，但注浆时浆液初凝时间一般超过8小时。在流动水状态下，浆液极易被地下水稀释冲散，随水流流失，导致浆液在过水通道中留置量少，难以短时间内形成有效阻水屏障，造成注浆材料的浪费。水泥——尾砂浆一般利用矿山选矿尾砂，浆液成本较低，但由于尾砂的颗粒比较粗，难以进入细小裂隙，同时注浆过程中容易离析，浆液的输送性和可注性能降低，且有些尾砂含有选矿药剂残留，所以工程应用也受到限制。水泥——粉煤灰浆较前两种浆液取材范围小，性能介于水泥——黏土浆与水泥——尾砂浆之间，初凝时间比较长，动水条件下适应性比较差。

化学浆液主要采用双系统注浆工艺，但材料昂贵且具有一定的毒性，应用范围较小。水泥——水玻璃双液浆也采用双系统注浆工艺，注浆过程中可根据现场情况调整浆液配比，控制浆液的初凝时间，进行控制性注浆，是目前动水注浆的主要材料；但水泥——水玻璃双液浆成本相对较高，且浆液配制比较敏感，注浆过程中容易在局部早凝成团，在孔内“搭桥”，浆液无法有效进入注浆段；当浆液进入注浆段后也容易在裂隙口处形成小范围封堵，浆液难以扩散，达不到设计的扩散范围，给帷幕注浆工程留下质量隐患。

因此，寻求一种既廉价又能在动水条件下实现控制性注浆的新型浆材，并推广应用到注浆防治水工程各个领域，是对帷幕注浆技术的创新和发展。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种可注性好、能有效控制浆液扩散范围且可实现动水条件下控制性注浆的改性黏土双液浆。

为了实现本发明的上述目的，本发明的一种改性黏土双液浆，由改性黏土浆液加入波美度为39°～42°水玻璃制成；

所述改性黏土浆液由以下重量份数的各组分组成：

水泥：1

黏土：1

水：2

所述加入的水玻璃的体积为所述改性黏土浆液体积的10％～40％；

或，所述改性黏土浆液由以下重量份数的各组分组成：

水泥：1

黏土：1

水：1.6

所述加入的水玻璃的体积为所述改性黏土浆液体积的10％～30％。

进一步地，所述水泥为普通硅酸盐散装P.032.5水泥；所述黏土的粒径小于2mm，且其中至少占总质量的50％的黏土粒径在0.002～0.075mm范围内。

相比于现有技术，本发明的一种改性黏土双液浆，可实现动水条件下的控制性注浆，减少注浆过程中的跑浆现象和无效扩散现象，节约注浆材料，提高注浆效率。另外，本发明所选用的制浆材料来源广泛，价格低廉，大大减少工程投入，适合在注浆工程领域广泛推广应用。

本发明还提供一种改性黏土双液浆的制浆注浆工艺，首先对待施工的注浆段进行压水试验，检测该注浆段的吕荣值；

当注浆段的吕荣值在60～100Lu时，按照以下步骤进行；

a)将水泥、黏土和水按1:1:1.6的重量比混合并搅拌制成改性黏土浆液，并掺入体积占所述改性黏土浆液体积30％的水玻璃制成改性黏土双液浆，注入注浆孔；

b)当注浆压力达到静水压力的1.5～2.5倍且连续20min稳定注入率＜40L/min时，调整水玻璃掺入的体积为改性黏土浆液体积的25％，并继续注入注浆孔；

c)当注浆压力再次达到静水压力的1.5～2.5倍且连续20min稳定注入率＜40L/min时，将水玻璃掺入量继续调低并继续注入注浆孔，重复该步骤直至水玻璃掺入的体积为改性黏土浆液体积的10％～15％为止；

当注浆段的吕荣值在20～60Lu时，按照以下步骤进行：

a)将水泥、黏土和水按1:1:2的重量比混合并搅拌制成改性黏土浆液，并掺入体积占所述改性黏土浆液体积40％的水玻璃制成改性黏土双液浆，注入注浆孔；