膨润土固化浆液试验及其工程应用

发布时间：2022-12-23 21:43

　　目前,国内外常用的注浆堵水材料主要为水泥浆和化学浆。由于化学浆成本高,而且有一定的毒性,对地下水产生一定的污染,故未得到普遍采用；而水泥浆虽具有成本低、结石体强度高等优点,但其凝胶时间长且不易控制、结石率低、抗冲刷能力弱等缺陷,在动水条件下注浆工程应用中受到了一定的限制。 本文结合动水注浆对浆液性能要求,以膨润土原浆为基础,通过掺入不同配比的水泥、水玻璃和早强减水剂等原材料,配制出膨润土固化浆液（以下简称“固化浆液”）。根据单因素试验、正交试验和耐久性试验,对固化浆液的主要性能和耐久性进行了研究,最终获得了固化浆液的最佳配方。 通过扫描电镜试验（SEM）发现,固化浆液水化反应3d即生成了大量水化凝胶体和钙矾石晶体,7d后固化浆液的骨架结构形成、早期强度迅速提高,28d后结石体的微孔隙被充填密实。 利用室内注浆模拟试验,分别对水泥浆液和固化浆液在动水条件的注浆堵水效果进行了比较,结果发现固化浆液的堵水加固效果更好,并初步探究了固化浆液的扩散规律及堵水加固机理。 试验研制的膨润土固化浆液在圣井1号煤矿、长青煤矿和青峰煤矿的注浆堵水工程中得到应用,经井筒排水、钻孔压水... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 注浆材料研究现状
        1.2.2 注浆模拟试验研究现状
        1.2.3 注浆材料工程应用现状
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容
    1.5 研究方法与技术路线
        1.5.1 研究方法
        1.5.2 技术路线
2 试验材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 膨润土
        2.1.2 水泥
        2.1.3 水玻璃
        2.1.4 早强减水剂
        2.1.5 水
    2.2 试验方法
        2.2.1 浆液粘度试验
        2.2.2 浆液凝胶时间测试
        2.2.3 浆液塑性强度试验
        2.2.4 浆液结石率测试
        2.2.5 结石体无侧限抗压强度测试
        2.2.6 结石体渗透系数试验
        2.2.7 结石体扫描电镜试验
3 膨润土固化浆液性能试验
    3.1 试验设方案计及浆液配制
        3.1.1 试验方案设计
        3.1.2 浆液配制
    3.2 单因素试验结果分析
        3.2.1 初始粘度影响因素分析
        3.2.2 凝胶时间影响因素分析
        3.2.3 结石率影响因素分析
        3.2.4 塑性强度影响因素分析
        3.2.5 抗压强度影响因素分析
        3.2.6 渗透系数影响因素分析
    3.3 正交试验结果分析
        3.3.1 初始粘度优化分析
        3.3.2 凝胶时间优化分析
        3.3.3 塑性强度优化分析
        3.3.4 抗压强度优化分析
    3.4 优化配方浆液性能分析
        3.4.1 基本性能分析
        3.4.2 耐久性分析
4 膨润土固化浆液水化反应机理
    4.1 各组分之间的化学反应
        4.1.1 水泥的水化反应
        4.1.2 早强减水剂的催化反应
        4.1.3 水玻璃的催化反应
    4.2 扫描电镜试验
    4.3 固化浆液水化反应机理分析
        4.3.1 膨润土颗粒与水泥及水化产物作用
        4.3.2 固化浆液水化反应模型
5 动水条件下注浆模拟试验
    5.1 试验装置研制
        5.1.1 研制思路
        5.1.2 试验装置简介
        5.1.3 试验装置功能及特点
    5.2 试验材料
        5.2.1 骨料地层
        5.2.2 注浆材料
    5.3 试验目的与设计
        5.3.1 试验目的
        5.3.2 试验设计
    5.4 试验原理及步骤
        5.4.1 试验原理
        5.4.2 试验步骤
    5.5 试验结果分析
        5.5.1 两种浆液注浆试验结果分析
        5.5.2 均匀设计试验结果分析
6 膨润土固化浆液的工程应用
    6.1 圣井1号煤矿煤层底板突水注浆治理
        6.1.1 工程概况
        6.1.2 注浆方案设计
        6.1.3 注浆工程量
        6.1.4 注浆质量及堵水效果评价
        6.1.5 经济效益分析
    6.2 长青煤矿巷道突水注浆治理
        6.2.1 工程概况
        6.2.2 注浆方案设计
        6.2.3 注浆工程量
        6.2.4 注浆质量及堵水效果评价
        6.2.5 经济效益分析
    6.3 青峰煤矿煤层顶板突水注浆治理
        6.3.1 工程概况
        6.3.2 注浆方案设计
        6.3.3 注浆工程量
        6.3.4 注浆质量及堵水效果评价
        6.3.5 经济效益分析
7 结论及建议
    7.1 结论
    7.2 建议
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]动水条件下单裂隙注浆模型试验系统设计[J]. 湛铠瑜,隋旺华.  实验室研究与探索. 2011(10)
[2]室内动水注浆模拟试验台研制及应用[J]. 高岗荣,安许良,陈慧,蒲朝阳.  建井技术. 2011(Z1)
[3]复合注浆技术在成庄矿动压巷道加固中的应用[J]. 颜立新.  矿业研究与开发. 2010(06)
[4]矿井高压裂隙涌水综合治理方法的现场试验[J]. 张霄,李术才,张庆松,李海燕,武文东,刘人太,林明远.  煤炭学报. 2010(08)
[5]矿井特大突水巷道截流封堵技术[J]. 李彩惠.  西安科技大学学报. 2010(03)
[6]一种新型高分子注浆材料的试验研究[J]. 李利平,李术才,张庆松,崔金声,许振浩,李钊.  岩石力学与工程学报. 2010(S1)
[7]基于现场抗拔试验的锚索动态反馈设计法[J]. 向安田,朱合华,李碧雄.  四川大学学报(工程科学版). 2010(03)
[8]综放工作面过向斜构造深孔全封闭注浆加固技术[J]. 万世文.  煤炭科学技术. 2010(04)
[9]宜万铁路野三关隧道高压富水充填溶腔溃口处理技术[J]. 张梅,张民庆,孙国庆.  铁道工程学报. 2010(03)
[10]动水条件下注浆堵水防止跑浆方法的研究[J]. 卢全生,邢会安,荆冰川,焦星辉.  煤炭科学技术. 2009(09)

博士论文
[1]砂卵（砾）石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究[D]. 杨坪.中南大学 2005

硕士论文
[1]常用灌浆材料性能试验研究[D]. 孙纪正.山东大学 2005



本文编号：3725471