[发明专利]一种灌浆组合物

说明书

本发明涉及一种灌浆组合物。

方木排用在地下矿井中为底板上方的顶板提供支承。一般情况下，方木排的上表面不会是完全平整的，顶板通常也非常粗糙。为确保顶板施加的载荷均匀地分布在方木排的上表面，已知的方法是在方木排和顶板之间放入一个平整的柔性袋。将可凝结材料注入袋中达到一定压力。在里面的材料凝结前，袋子的柔性使其能够占据方木排和顶板之间的空间，当袋中的材料凝结时，它能处于准备承受顶板施加的载荷的状态，并能将载荷均匀分布在下面的方木排上。经常使用的是方木排，但也可以使用一种在作业上端带有推出板的延长支撑物。这些柔性袋通常被称做灌浆凝结袋或支撑物凝结袋，在本说明书中称其为灌浆凝结袋。

用于这些灌浆凝结袋的灌浆组合物应该满足在地下矿井中使用的某些功能要求。作为指导原则，该灌浆组合物的平板抗压强度在2小时后要达到0.5MPa，24小时后达到2.5MPa，3天后达到3.5MPa。对2小时的功能要求的原因是由于2小时后在方木排和灌浆凝结袋周围的区域经常要接着进行爆破作业，灌浆凝结袋中的灌浆组合物应该能够经受接下来爆破作业引起的任何变形。因此需要灌浆组合物较快速地凝固。另一方面，又不希望灌浆组合物急速凝结。这是由于灌浆组合物与水混合时通常是以泥浆的形式注入灌浆凝结袋。如果干灌浆组合物与水混合后急速凝结，就不能进行湿灌浆组合物的泵送作业。

常用的灌浆组合物主要由高铝水泥组成。这种组合物的一个不利之处是：一般地讲，高铝水泥与其它类型的水泥相比是一种昂贵的水泥，另外常用的灌浆组合物不能总是满足实用中所要求的凝结特性。

本发明寻求提供另外一种灌浆组合物，该组合物，例如可用于灌浆凝结袋。

本发明提供了一种含有波特兰水泥、高铝水泥、无水硫酸钙、有效量锂盐和有效量强碱的灌浆组合物。

波特兰水泥优选采用普通波特兰水泥，更优选快硬波特兰水泥。

无水硫酸钙优选α-无水石膏或β-无水石膏或它们的混合物。

锂盐优选碳酸锂或氢氧化锂。

强碱优选氢氧化钠、氢氧化钾或铝酸钠，更优选使用氢氧化钠。

波特兰水泥优选占灌浆组合物总重的20至80%，更优选在30至55%之间。在本发明的一个优选实施方案中波特兰水泥占灌浆组合物总重约45%。

高铝水泥优选占灌浆组合物总重的17至35%，更优选在20至28%之间。在本发明的一个优选实施方案中高铝水泥占灌浆组合物总重约25%。

无水硫酸钙优选占灌浆组合物总重的20至40%，更优选在25至32%之间。在本发明的一个优选实施方案中无水硫酸钙占灌浆组合物总重约28%。

“有效量的”锂盐是指该数量能对灌浆组合物中的高铝水泥的凝结产生加速效果。该数量根据灌浆组合物中高铝水泥的数量和使用的锂盐的种类而变化。锂盐优选占高铝水泥重量的0.05至1%，更优选占高铝水泥重量的0.07至0.7%。

“有效量的”强碱是指该数量能对灌浆组合物中的波特兰水泥的凝结产生加速效果。该数量根据灌浆组合物中波特兰水泥的数量和种类以及使用的强碱的种类而变化。最好，强碱占灌浆组合物中波特兰水泥重量的0.3至3%，更优选占灌浆组合物中波特兰水泥重量的0.5至1.5%。

根据本发明的另一方面是提供一种上面所述的灌浆组合物并且还含有有效量的缓凝剂。

该缓凝剂优选是木素磺酸盐，该木素磺酸盐可以是木素磺酸钠、钙、镁或铁铬盐。

通常，缓凝剂的数量占灌浆组合物总重的0.006%至1.7%，优选占灌浆组合物总重的0.5%至0.8%。

通常，希望使用两种在灌浆组合物与水混合时能发生反应生成强碱的化合物来替代灌浆组合物中的强碱。这样做是例如，为了便于制备灌浆组合物。因此，根据本发明的另一方面是提供一种含有波特兰水泥、高铝水泥、无水硫酸钙、有效量的锂盐、以及第一化合物和第二化合物的灌浆组合物，其中的第一化合物和第二化合物用于在灌浆组合物与水混合时发生反应生成有效量的强碱。

第一化合物可以从一组包括碱金属碳酸盐化合物、碱土金属碳酸盐化合物、碱金属硝酸盐化合物和碱土金属硝酸盐化合物或它们的组合物中选择，第二化合物可以从一组含有氧化钙和氢氧化钙或它们的组合物中选择。

通常，第一化合物是从一组含有