煤礦采空區(qū)注漿處治漿液材料配比試驗(yàn)

1、煤礦采空區(qū)注漿處治漿液材料配比試驗(yàn)【摘要】采用注漿法針對(duì)煤礦采空區(qū)進(jìn)行處治，如何選擇注漿漿液材 料具有十分重要的意義，注漿后漿液最終形成的填充率、結(jié)石率以及 結(jié)石體強(qiáng)度等與煤礦采空區(qū)注漿處治效果具有十分密切的關(guān)系。利用 對(duì)不同漿液配比與流動(dòng)度、漿液密度、凝結(jié)時(shí)間、結(jié)石率以及結(jié)石體 強(qiáng)度之間的試驗(yàn)研究，最終將合理的注漿漿液配比確定了下來(lái)，從而 將科學(xué)合理的依據(jù)提供給高速公路穿越采空區(qū)的注漿治理。【關(guān)鍵詞】漿液材料；配比；煤礦采空區(qū)【正文】高速公路路基在煤礦采空區(qū)穿越的時(shí)候，一旦出現(xiàn)采空區(qū)處 置不當(dāng)?shù)那闆r，就會(huì)由于地面沉陷而引發(fā)路基變形，從而危害到高速 公路的結(jié)構(gòu)安全以及運(yùn)營(yíng)質(zhì)量?，F(xiàn)在我國(guó)高速公路

2、普遍采用注漿充填 法治理路基下伏采空區(qū)，選擇水泥粉煤灰作為主要的注漿材料，其中 包括水泥黃土、水泥粉煤灰漿液?？茖W(xué)的選擇注漿漿液材料和配比會(huì) 使工程造價(jià)和注漿處治效果受到直接影響。本文以某工程為例，針對(duì) 煤礦采空區(qū)水泥粉煤灰為原材料，對(duì)漿液材料配比試驗(yàn)進(jìn)行了分析和 研究。注漿原材料分析在該工程當(dāng)中以現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況為依據(jù)，將注漿漿液的主要注漿 材料選作粉煤灰，選擇水玻璃和水泥作為外加劑。粉煤灰符合用于 水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005中III級(jí)粉煤灰的技術(shù)要 求。水泥為復(fù)合硅酸鹽水泥 32.5，水玻璃符合工業(yè)硅酸鈉 GB/T4209-2008 標(biāo)準(zhǔn)要求。粉煤灰水泥的水化過(guò)程具體為

3、：水泥熟料礦物首先水化，隨后， 熟料礦物水化過(guò)程中會(huì)將Ca（OH）釋放出來(lái)，然后與粉煤灰中的活性 組分一起構(gòu)成火山灰反應(yīng)，從而將水化鋁酸鈣與水化硅酸鈣生成。1。注漿材料的配合比研究在注漿材料配合比研究當(dāng)中配合比試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括:抗壓 強(qiáng)度、流動(dòng)度、終凝時(shí)間、初凝時(shí)間、結(jié)石率以及漿液密度等。本次 研究中主要針對(duì)水玻璃、水固比以及固相比對(duì)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響規(guī) 律進(jìn)行了研究。其中水與其他所有固體材料的比例就是水固比，水泥 與粉煤灰質(zhì)量比就是固相比，占水泥質(zhì)量的比例指的就是水玻璃百分 比。水固 比（質(zhì) 量比）固相 比（%）每方水 玻璃摻 量（Kg）初凝時(shí)間終凝時(shí)間流動(dòng)度 30s擴(kuò) 展度漿液比重 （

4、g/cm3）結(jié)石 率（%）結(jié)石體 抗壓強(qiáng) 度（MPa） 7d結(jié)石體 抗壓強(qiáng) 度（MPa） 28d1:1.0/043h58min64h29min46cm1.4072.80.170.881:1.020:804.4420h12min26h30min35cm1.5190.10.241.231:1.120:804.7420h03min26h18min28cm1.5391.90.351.431:1.220:805.0419h58min26h01min26cm1.5693.20.431.511:1.320:805.3419h32min25h39min20cm1.5994.50.531.642.1漿液結(jié)石體強(qiáng)

5、度研究通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)表明，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度與水玻璃摻量、水固比以及 固相比等各種因素具有密切關(guān)系。水泥粉煤灰混合料漿液如果具有相同的固相比，那么隨著不斷減 小的水固比，其就會(huì)出現(xiàn)不斷降低的漿液濃度以及不斷降低的結(jié)石體 強(qiáng)度。如果具有越高的固相比，那么水固比就會(huì)具有越為顯著的強(qiáng)度 影響。在漿液當(dāng)中固相比不斷增加的情況下，漿液結(jié)石體抗壓強(qiáng)度也會(huì) 不斷的增大，相對(duì)于28d齡期的固相比提高的強(qiáng)度而言，7d齡期強(qiáng) 度增長(zhǎng)幅度明顯要高。在將水玻璃摻加進(jìn)去之后，其強(qiáng)度增幅出現(xiàn)了 較大的降幅2。相對(duì)于結(jié)石體7d強(qiáng)度而言，結(jié)石體28d的強(qiáng)度明顯要大，而且 隨著齡期增長(zhǎng)其強(qiáng)度也越來(lái)越大；同時(shí)具有越小的固相比，就會(huì)具有

6、 越高的齡期728 d的強(qiáng)度增長(zhǎng)率。2.2凝結(jié)時(shí)間漿液凝結(jié)時(shí)間不僅要滿足注漿作業(yè)時(shí)間，同時(shí)還要盡可能快的硬 化成具有一定強(qiáng)度的硬化體。其初、終凝時(shí)間會(huì)在水固比不斷降低的 情況下而加快，固相比在20 : 80的時(shí)候，水固比能夠十分顯著的縮 短初、終凝時(shí)間。隨著固相比的不斷提升，也就是增加水泥用量，就 會(huì)使?jié){液的終、初凝時(shí)間得到顯著降低。水玻璃在降低初、終凝時(shí)間 時(shí)作用則不是很大。2.3結(jié)石率在強(qiáng)度指標(biāo)得到滿足的條件下，結(jié)石率越高，加固效果就越好， 然而由于種種原因，不少漿材都難以達(dá)到理想的結(jié)石率。隨著水固比 的降低，結(jié)石率會(huì)不斷的增加。隨著固相比的增加，結(jié)石率會(huì)出現(xiàn)降 低，在將水玻璃摻入進(jìn)去之后

7、，會(huì)提升結(jié)石率，但是具有有限的變化 幅度。2.4漿液流動(dòng)度漿液流動(dòng)度在加入水玻璃后漿液流動(dòng)度出現(xiàn)降低。2.5漿液密度隨著水固比的增加漿液密度會(huì)降低，隨著固相比的增加漿液密度 會(huì)增加，在將水玻璃摻入進(jìn)去之后，會(huì)減少其密度。如何科學(xué)的選擇注漿材料選用的不同注漿孔漿液配比：試配1：11： 1.3水固比的配合 比的漿液具有較高的合理性。如果采用小于1 : 1.3的水固比，就會(huì) 導(dǎo)致漿液太稠，那么就不能有效的使用注漿泵，也就是利用現(xiàn)有的注 漿泵無(wú)法在鉆孔當(dāng)中注入注漿漿液；如果選擇大于1:1的水固比， 就會(huì)導(dǎo)致太稀的注漿漿液，從而無(wú)法有效的實(shí)施充填3。故本配合比 選擇1:1.2水固比為選定配合比。結(jié)語(yǔ)在煤礦采空區(qū)注漿法處治當(dāng)中廣泛的運(yùn)用到了水泥粉煤灰混合 料漿液的方法，因此科學(xué)地選擇注漿漿液配比和材料具有十分重要的 作用，除了要對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行考慮之外，同時(shí)還要對(duì)漿液的經(jīng)濟(jì)性、凝結(jié) 時(shí)間、結(jié)石率、粘度、流動(dòng)度以及和易性等進(jìn)行充分的考慮。在本次 試驗(yàn)當(dāng)中表明，漿液配比會(huì)直接的影響到凝結(jié)時(shí)間、漿液密度、結(jié)石 率以及結(jié)石體強(qiáng)度等，為了能夠保證施工的方便性，并且能夠保證實(shí) 現(xiàn)注漿效果，在注漿施工之前一定要進(jìn)行試驗(yàn)，從而將合理的配比確 定下來(lái)。【參考文獻(xiàn)】1張惠萍.采空區(qū)漿液配合比研究