地面预注浆用化学注浆材料

摘要

本发明公开了一种地面预注浆用化学注浆材料。该地面预注化学浆材料由甲液和乙液按照1∶1的体积比配制而成，甲液由固含量为40～50％的脲醛树脂、增韧剂NN′－亚甲基双丙烯酰胺、及消醛剂丙烯酰胺组成，将增韧剂和消醛剂加入到脲醛树脂中，增韧剂和消醛剂总浓度为120g～180g/L，增韧剂和消醛剂的浓度比为1∶19；乙液由增强剂过硫酸铵、草酸和溶剂水组成，草酸的浓度为6g～12g/L，增强剂的浓度为10g～16g/L。本发明地面操作安全，细微裂隙地层堵水效果好。

说明书

技术领域：

本发明涉及煤矿领域中所用的一种化学注浆材料，尤其是一种地面预注浆用化学注浆材料。

背景技术：

井筒注浆过程中，在某些特殊地层，如细小裂隙、孔隙性裂隙的地层、软弱断层等，常因裂隙发育、水量丰富而颗粒性材料无法渗透，导致掘进时出现大量涌水，增加矿井建设费用并严重影响施工进度。如淮南新集刘庄煤矿立井井筒注浆穿过细小裂隙的石英砂岩地层时，主、副、风三个井筒都出现不同程度的涌水，经二次注浆才得以通过；河南平顶山六矿北进回风井立井穿越50m厚的刘家沟砂岩时，因孔隙性地层，虽经每米井筒地面预注粘土水泥浆130m³，掘进时探水孔出水仍高达80～90m³/h；山东鲁能郭屯煤矿立井穿过一个软弱小断层时，经过多次工作面注浆才得以通过。处理此类涌水，目前一般采用工作面注浆或壁后注浆，费时费力且不经济，但注浆效果都不理想。

随着深部煤田的开采，孔隙和微小裂隙发育地层增多且深度增加。“十一五”期间，全国每年有5～6个井筒在孔隙和微小裂隙发育的地层中建设。常规型的颗粒材料及工作面注浆工艺已不能满足深井井筒建设的需要，而可住性好、操作简便安全性高的化学浆液成为一种趋势。目前的化学注浆材料，因输送距离短，浆液凝胶快，只适于工作面注浆或壁后注浆。化学注浆材料一般低毒或微毒，在井下施工时，由于空间有限，对操作人员身体造成危害。化学注浆材料组分多，在井下使用存在着工序复杂、作业环境恶劣、劳动强度大而操作安全性低等突出问题。

发明内容：

本发明的目的是克服井下注浆技术的不足，提供一种地面操作安全，细微裂隙地层堵水效果好的地面预注化学浆液。

本发明所采用的技术方案是：该地面预注化学浆材料由甲液和乙液按照1∶1的体积比配制而成，甲液由固含量为40～50％的脲醛树脂、增韧剂NN′-亚甲基双丙烯酰胺、及消醛剂丙烯酰胺组成，将增韧剂和消醛剂加入到脲醛树脂中，增韧剂和消醛剂总浓度为120g～180g/L，增韧剂和消醛剂的浓度比为1∶19；乙液由增强剂过硫酸铵、草酸和溶剂水组成，草酸的浓度为6g～12g/L，增强剂的浓度为10g～16g/L。

上述的草酸为纯度90％以上，乙液PH值小于6。

本发明具有如下有益效果：本发明的地面预注化学浆材料，适用于裂隙发育、水量丰富但以细小裂隙及孔隙为主的特殊地层注浆堵水，尤其适于煤矿新建井筒帷幕防水、煤矿井筒注浆堵水。该材料以弱酸性草酸溶液为固化剂，使脲醛树脂固化，浆液凝胶时间易于调节控制，符合地面预注浆施工要求。适量改性添加剂的加入，对脲醛树脂质脆易碎、抗渗性差进行改性。该化学浆液呈弱酸性，价格低、渗透性能好，在施工现场地面易于操作。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例一、在25℃试验条件下，在固含量为40％的脲醛树脂溶液中，加入增韧剂NN′-亚甲基双丙烯酰胺3g，消醛剂丙烯酰胺57g，混合搅拌均匀，用固含量为40％的脲醛树脂溶液定容500ml，配制成500ml浆液；取纯度90％的草酸3g，增强剂过硫酸铵5g，分别加入水中搅拌均匀，配制成500ml溶液。将两种浆体(液体)按体积比1∶1混合搅拌均匀即可得到本发明的浆液。根据《锚固与注浆技术》注浆材料和浆液的基本性质及测试方法，测得浆液的粘度为0.013Pa·s，凝胶时间为49分钟，浆液结石体28天抗压强度为2.16MPa。

实施例二、在25℃试验条件下，在固含量为45％的脲醛树脂中，加入增韧剂NN′-亚甲基双丙烯酰胺3.75g，消醛剂丙烯酰胺71.25g，混合搅拌均匀，用固含量为45％的脲醛树脂溶液定容500ml，配制成500ml浆液；取纯度90％的草酸4.5g，增强剂过硫酸铵6.5g，分别加入水中搅拌均匀，配制成500ml溶液。将上述两种浆体(液体)混合搅拌均匀即可得到本发明的浆液。根据《锚固与注浆技术》注浆材料和浆液的基本性质及测试方法，测得浆液的粘度为0.014Pa·s，凝胶时间为23分钟，浆液结石体28天抗压强度为2.78MPa。

实施例三、在25℃试验条件下，在固含量为50％的脲醛树脂中，加入增韧剂NN′-亚甲基双丙烯酰胺4.5g，消醛剂丙烯酰胺85.5g，混合搅拌均匀，用固含量为50％的脲醛树脂溶液定容500ml，配制成500ml浆液；取纯度90％的草酸6g，增强剂过硫酸铵8g，分别加入水中搅拌均匀，配制成500ml溶液。将上述两种浆体(液体)混合搅拌均匀即可得到本发明的浆液。根据《锚固与注浆技术》注浆材料和浆液的基本性质及测试方法，测得浆液的粘度为0.015Pa·s，凝胶时间为11分钟，浆液结石体28天抗压强度为3.25MPa。

上述实施例中脲醛树脂的聚合度为50～70，由山东潍坊立新化学有限公司提供。

上述实验数据表明，所配浆液粘度低，可注性好；浆液的凝胶时间较长，适于在地面预注浆操作；浆液结石体的强度满足注浆堵水要求。