[发明专利]一种用于高压大流量岩溶突涌水治理的膨胀高分子注浆材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于高压大流量岩溶突涌水治理的膨胀高分子注浆材料的制备方法，属于地下工程封堵材料技术领域。所述方法包括：1)在丙烯酸中加入交联剂；然后加入高分子吸水树脂共聚单体进行聚合反应，得到前驱体；2)在步骤1)中得到的前驱体中加入引发剂，升温，反应后得到水凝胶，将水凝胶绞碎，得到初级高分子吸水树脂；3)将表面交联剂喷洒到步骤2)得到的初级高分子吸水树脂表面，再将产物烘干；4)将无机导水剂制备成悬浊液，将该悬浊液喷洒到步骤3)得到的产物上，烘干，即得膨胀高分子注浆材料。本发明的高分子注浆材料有效解决了注浆材料在涌水条件下难以留存的技术难题；且绿色无污染、膨胀时间可调，膨胀倍率高达304倍。

技术领域

本发明属于地下工程封堵材料技术领域，尤其涉及一种用于封堵高压大流量岩溶突涌水的膨胀高分子注浆材料及制备方法。

背景技术

涌突水是地下工程的主要地质灾害之一，我国地下工程建设越来越受到重视，面临的地质条件也逐渐复杂起来，在地下工程的建设过程中，极易遇到富水断层等不良地质构造，容易发生塌方、突涌水及围岩大变形等地质灾害。特别是富水破碎带区域，围岩比较破碎，涌水量较大。

实践表明，注浆是治理涌突水的有效技术手段，例如，中国专利文献201610770793.4公开了一种环保型弹性丙烯酸盐灌浆材料及使用方法，所述环保型弹性丙烯盐酸灌浆材料包括A组份：丙烯酸酯、交联剂I、交联剂II、促进剂；B组份：水、引发剂。该环保型弹性丙烯酸盐灌浆材料具有注浆粘度低，固结物延伸率可达200％以上，环保等优点，可用于长期有水环境伸缩移动缝的防渗堵漏。然而，该灌浆材料具有环保无毒的优点，适用于伸缩缝的防渗堵漏，但不适宜在高压大流量水流下作业，易被稀释，难以胶凝，且双组份灌浆材料限制了其使用与发展。

中国专利文献201711475087.8公开了一种丙烯酸盐水溶液灌浆材料及其制备方法，该灌浆材料包括：A组份为丙烯酸盐水溶液、交联剂和促进剂；B组份为水、水性高分子乳液和引发剂。该丙烯酸盐水溶液灌浆材料具有注浆粘度低，强度高，干燥环境收缩率低等特点，显著提高堵漏风险。然而，这种丙烯酸盐灌浆料主要用于控制下水道水渗透、稳固和凝固疏松的土壤，并不适用于封堵高压大流量突涌水，因为B组分易在动水冲刷下被稀释而无法使得A组分胶凝，其双组份灌浆材料的形式限制了在涌水封堵方面的使用。

中国专利文献201010172263.2公开了一种速凝高强膨胀性矿山封孔材料,它由原料高铝水泥、柠檬酸、石灰、石膏、十二烷基硫酸钠配制而成。该材料可在高水灰比的条件下快速凝固、凝固过程中体积膨胀(1天最大自由膨胀率可达10％以上)，且固结体强度较高(1天强度达3～4MPa)。但该速凝高强膨胀性矿山封孔材料属于无机化学材料，主要用作对矿山围岩的加固及注浆孔的封堵，具有一定的膨胀效果，但膨胀倍率仅为10％，并不能实现对岩溶管道及破碎带突涌水的封堵治理。

中国专利文献201110007241.5公开了一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料及其施工工艺，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态组分组成，反应后生成惰性泡沫，有很高的膨胀率。然而，这种高分子聚合加固堵水注浆材料属于聚氨酯类灌浆材料，由聚醚多元醇与多异氰酸酯反应而来，具有发泡膨胀的特点，适用于煤岩体加固、裂缝填补及渗漏水的防治，但该高分子聚合加固堵水注浆材料易在大流量突涌水条件下被稀释，沿水流前进方向形成条带状凝胶体，被携带至地层深处，不具有突涌水封堵的效果。