專(zhuān)利名稱：用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩凝水泥漿液，特別是一種適用于全深凍結(jié)法鑿井工程中孔深達(dá) 800m、地溫達(dá)32°C條件下的凍結(jié)孔固管封水施工。
背景技術(shù)：
巖土工程凍結(jié)施工中，凍結(jié)孔解凍后將成為導(dǎo)水通道；尤其是全深凍結(jié)法鑿井中， 凍結(jié)孔穿過(guò)馬頭門(mén)等井筒附屬硐室，凍結(jié)孔解凍后淺部含水層的水和砂易導(dǎo)通至深部，造成淺部水資源的流失，對(duì)水資源匱乏的我國(guó)西部地區(qū)及其重要，嚴(yán)重威脅井底車(chē)場(chǎng)巷道與硐室的安全。為此，凍結(jié)孔施工結(jié)束、凍結(jié)管安裝前，需先將孔底以上一定高度范圍內(nèi)的鉆孔泥漿置換為具有一定緩凝時(shí)間、較高結(jié)石率且結(jié)石體具有較高強(qiáng)度與抗?jié)B性的水泥漿液，而后安裝凍結(jié)管，通過(guò)水泥漿液的固化，實(shí)現(xiàn)凍結(jié)管與地層的膠結(jié)，截?cái)鄬?dǎo)水通道。中國(guó)專(zhuān)利ZL2008100M511. 6公開(kāi)的“凍結(jié)管與圍巖間環(huán)狀充填的方法”，采用水泥、水、粘土或膨潤(rùn)土、GK-4A高效緩凝減水劑、堿粉、胺粉、腈粉配制而成，比重為1. Γ1. 2。 該水泥漿液僅適用于普通造孔泥漿。水泥漿充填前，需把化學(xué)泥漿調(diào)換成普通泥漿，不僅耗時(shí)費(fèi)力、成本高，且易導(dǎo)致孔壁坍塌，影響工程順利施工。在我國(guó)西部(如鄂爾多斯礦區(qū)門(mén)克慶煤礦等)凍結(jié)孔固管封水工程中的失敗表明，上述專(zhuān)利技術(shù)應(yīng)用范圍很有限，漿液緩凝性能不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，滿足凍結(jié)管下管時(shí)間的要求的前提下，解決井底車(chē)場(chǎng)等巷道硐室的安全，淺部水資源流失的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的用于凍結(jié)孔固管的緩凝水泥漿液，該水泥漿液是以水泥、水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γι. 25 1混合攪拌，并按水泥用量的質(zhì)量百分比， 分別摻入穩(wěn)定劑2% 5%、緩凝劑0. 69ΓΟ. 75%、增粘劑0. 1% 0. 3% ；
配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制基本漿液并攪拌均勻；再依次摻入緩凝齊IJ、增粘劑并分別攪拌均勻；每個(gè)階段均攪拌2 3分鐘。所述水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5 ；或者所述的水泥為普通硅酸鹽水泥P. 0 42.5。所述的穩(wěn)定劑為普通膨潤(rùn)土；或者所述的穩(wěn)定劑為鈉基膨潤(rùn)土。所述的緩凝劑為焦磷酸鈉與檸檬酸，按質(zhì)量比2:1混摻；或者所述的緩凝劑為三聚磷酸鈉與檸檬酸，按質(zhì)量比為2:1混摻。所述的增粘劑為羧甲基纖維素鈉。有益效果，由于采用了上述方案，該水泥漿液比重為1. 2 1. 8，漏斗粘度為20 40s，初凝時(shí)間一般介于24h 4 之間，漿液結(jié)石體具有較高的強(qiáng)度及良好的抗?jié)B性能。水泥漿液中，通過(guò)加入膨潤(rùn)土與增粘劑，提高漿液的穩(wěn)定性，延緩水泥顆粒的析水沉淀；通過(guò)摻入緩凝劑，獲得凍結(jié)管安裝所需要的緩凝時(shí)間；通過(guò)摻入微膨脹劑，提高漿液結(jié)石體的抗?jié)B性。該緩凝水泥漿液與凍結(jié)孔打鉆常用的普通泥漿或化學(xué)泥漿混合后不凝固，因此，水泥漿注入前不需對(duì)凍結(jié)孔內(nèi)的泥漿做調(diào)質(zhì)或置換處理，而是在配制完畢直接用泥漿泵壓入凍結(jié)孔內(nèi)。在滿足了凍結(jié)管下管時(shí)間的要求的前提下，解決了井底車(chē)場(chǎng)等巷道硐室的安全， 淺部水資源流失的問(wèn)題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。優(yōu)點(diǎn)施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低。水泥漿液凝固后，形成一定高度、具有較高強(qiáng)度、良好抗?jié)B性能的隔水層，可隔絕凍結(jié)孔內(nèi)的深、淺部水力聯(lián)系，有效地保證井下巷道與硐室的安全，并可避免淺部水資源流失，有效地保護(hù)水資源及生態(tài)環(huán)境。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25:1混合攪拌；并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2%、緩凝劑0. 6%，羥丙基甲基纖維素0. 1% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為焦磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；
配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制成基本漿液并攪拌均勻；再摻入緩凝劑并攪拌均勻；最后摻入增粘劑并攪拌均勻；每個(gè)階段均攪拌2 3分鐘。實(shí)施例2 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑3. 5%、緩凝劑0. 7%，羥丙基甲基纖維素0. 2% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為焦磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑5%、緩凝劑0. 75%，羥丙基甲基纖維素0. 3% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為焦磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2%、緩凝劑0. 6%，羥丙基甲基纖維素0. 1% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為三聚磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑3. 5%、緩凝劑0. 7%，羥丙基甲基纖維素0. 2% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為三聚磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；
配制方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例6 以水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32.5或普通硅酸鹽水泥P. 042. 5和水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1 Γ1. 25 1混合攪拌；按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑5%、緩凝劑0. 75%，羥丙基甲基纖維素0. 3% ；所述的穩(wěn)定劑為膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土 ；所述的緩凝劑為三聚磷酸鈉、檸檬酸混摻，質(zhì)量比為2:1混合；配制方法與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征是用于凍結(jié)孔固管的緩凝水泥漿液，該水泥漿液是以水泥、水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1:廣1.25:1混合攪拌，并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑29Γ5%、緩凝劑0. 69ΓΟ. 75%、增粘劑0. Ρ/Γθ. 3% ；配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制基本漿液并攪拌均勻；再依次摻入緩凝齊IJ、增粘劑并分別攪拌均勻；每個(gè)階段均攪拌2 3分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的水泥為低強(qiáng)度等級(jí)非早強(qiáng)的復(fù)合硅酸鹽水泥P. C 32. 5 ；或者所述的水泥為普通硅酸鹽水泥 P. 0 42. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為普通膨潤(rùn)土或鈉基膨潤(rùn)土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的緩凝劑為焦磷酸鈉與檸檬酸，按質(zhì)量比2:1混摻；或者所述的緩凝劑為三聚磷酸鈉與檸檬酸，按質(zhì)量比為2:1混摻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，其特征在于所述的增粘劑為羧甲基纖維素鈉。
全文摘要
一種用于凍結(jié)孔固管封水的緩凝水泥漿液，屬于緩凝水泥漿液。用于凍結(jié)孔固管的緩凝水泥漿液，該水泥漿液是以水泥、水為主材，按水與水泥的質(zhì)量比1:1~1.25:1混合攪拌，并按水泥用量的質(zhì)量百分比，分別摻入穩(wěn)定劑2%~5%、緩凝劑0.6%~0.75%、增粘劑0.1%~0.3%；配制方法是先將水泥、水、穩(wěn)定劑混合，配制基本漿液并攪拌均勻；再依次摻入緩凝劑、增粘劑并分別攪拌均勻；每個(gè)階段均攪拌2～3分鐘。優(yōu)點(diǎn)施工簡(jiǎn)便，工程造價(jià)低。水泥漿液凝固后，形成一定高度、具有較高強(qiáng)度、良好抗?jié)B性能的隔水層，可隔絕凍結(jié)孔內(nèi)的深、淺部水力聯(lián)系，有效地保證井下巷道與硐室的安全，并可避免淺部水資源流失，有效地保護(hù)水資源及生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102515660SQ20111039270
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者張成銀, 王空前, 王衍森, 陳國(guó)慶 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)