[发明专利]一种无机注浆封堵材料及其制备方法

说明书

本申请涉及无机注浆封堵材料领域，具体公开了一种无机注浆封堵材料及其制备方法。本申请的无机注浆封堵材料包括由以下重量份的原料制得：金属废渣‑硅酸钙复合物10~15份，硫铝酸盐水泥熟料40~50份，羟基羧酸盐1~3份，羟基氯化胺0.1~0.5份，塑化剂1~2份和铝酸盐水泥2~8份；其中，金属‑硅酸钙复合物由包括金属废渣和微孔硅酸钙的原料制得。本申请的无机注浆封堵材料具有金属废渣为冶炼金属过程中产生的废渣，硅酸钙为高炉炼铁过程中产生的炉渣，大大节省了无机注浆封堵材料的成本的效果。

技术领域

本申请涉及注浆封堵材料领域，更具体地说，它涉及一种无机注浆封堵材料及其制备方法。

背景技术

在矿山生产中，因顶板围岩破碎软弱，工作人员在矿山下工作较危险，因此需要向矿山岩体裂缝内注入注浆封堵材料，改善破碎岩体的力学性质与整体稳定性。

注浆封堵材料是指将具有充填、胶结性能和较高强度的材料配置成浆液，压入岩层的裂隙空洞中，预防塌陷。根据注浆封堵材料的组分构成和性能特点，可分为无机系注浆材料和有机系注浆材料，常用的无机系注浆材料以水泥单液浆、水泥－水玻璃双液浆为主，常用的有机系注浆材料主要有聚氨酯类、环氧树脂类、酪酸树脂类等。但是随着当前地下工程建设的日益扩增，使得注浆材料用浆量大，对水泥原材料消耗过度，且水泥原材料价格较高，造成了注浆封堵材料成本较高的问题。

发明内容

为了改善注浆封堵材料成本较高的问题，本申请提供一种无机注浆封堵材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种无机注浆封堵材料，采用如下的技术方案：

一种无机注浆封堵材料，由包括以下重量份的原料制得：金属废渣-硅酸钙复合物10～15份，硫铝酸盐水泥熟料40～50份，羟基羧酸盐1～3份，羟基氯化胺0.1～0.5份，塑化剂1～2份和铝酸盐水泥2～8份；

其中，所述金属-硅酸钙复合物由包括金属废渣和微孔硅酸钙的原料制得。

通过采用上述技术方案，由于金属废渣为冶炼金属过程中产生的废渣，硅酸钙为高炉炼铁过程中产生的炉渣，将金属废渣-硅酸钙复合物作为无机注浆封堵材料中的重要组成部分，大大节省了无机注浆封堵材料的成本。羟基羧酸盐与硫铝酸盐水泥熟料及其他组分进行复合时，羟基羧酸盐对注浆封堵材料起到良好的保水效果，提高了注浆封堵材料的工作性能，延长了注浆封堵材料的工作时间；羟基氯化铵作为硫铝酸盐水泥熟料及其他组分的校正组分，可显著改善注浆封堵材料在水中的溶解度，使得注浆封堵材料受pH值和温度变化影响极小，増强注浆封堵材料在不同水环境下的稳定性。由于铝酸盐水泥硬化速度快，当铝酸盐水泥与硅酸盐水泥及其他组分混合时，可以提高注浆封堵材料的硬化速度，加快注浆工程进度。

在无机注浆封堵材料制备过程及注浆过程中，具有较高硬度的金属废渣可以进入疏松多孔的硅酸钙中，金属废渣难以从微孔硅酸钙中外漏，羟基羧酸盐与羟基氯化胺小分子物质也可以进入硅酸钙的孔隙中，与金属废渣粘性结合，羟基羧酸盐、羟基氯化胺与硫铝酸盐水泥熟料粘性结合，最终形成黏结度较高且强度较高的注浆封堵材料,且材料成本较低。

可选的，所述金属废渣和微孔硅酸钙的重量比为：(2～6):(3～8)。

通过采用上述技术方案，一定比例的金属废渣与微孔硅酸钙的混合，使得绝大部分金属废渣可以进入微孔硅酸钙的孔隙内，残留在硫铝酸盐水泥熟料中的金属废渣较少，则金属废渣在微孔硅酸钙内的稳定性高，当掺杂金属废渣的微孔硅酸钙与硫铝酸盐水泥基体混合时，金属废渣在不易脱离硫铝酸盐水泥基体的情况下，增强无机注浆封堵材料的强度与粘结性能，降低无机注浆封堵材料的成本。

可选的，所述金属-硅酸钙复合物由包括以下步骤的方法制备得到：

I、将微孔硅酸钙与造孔剂混和，搅拌均匀后压实，在800～2000℃下煅烧2～6h，得到扩孔型微孔硅酸钙，其中，微孔硅酸钙和造孔剂的重量比为：(4～9):(2～3)；