超细水泥基注浆材料探究及应用

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1、超细水泥基注浆材料探究及应用摘要：为解决深井软岩大碉室支护难的问题，在传统锚网喷支护的基础上，引入超细水泥基注浆材料进行注浆支护，进一步完善深井支护技术。有效地控制大断面绞车房顶底板和两帮的位移变形，减少了绞车房的维护工作量，大大地提高了井巷安全。关键词：超细水泥基注浆材料；注浆支护；深井软岩引言注浆就是应用液压或气压的办法把能凝固的液体注入岩土体内或岩体裂隙中，用以改善岩土体的物理力学性能，来满足各类工程的实际需要［llo1802年法国人首次用到注浆支护，到目前为止已有百年的历史。我国的注浆支护始于20世纪50年代，在注浆技术

2、方面我国也有了较大的进展［2］。由于我国的煤矿软岩巷道较多，注浆技术在该领域的应用较多而且前景广阔。在传统注浆材料的注浆技术方面有着相当成熟的注浆技术，有以水泥基注浆材料单液注浆支护，水泥一水玻璃基注浆材料双液注浆支护，还有各种化学类注浆材料的注浆支护等等。但超细水泥基注浆材料用于在煤矿软岩注浆支护的应用还较少。注浆又和锚索、锚杆、金属支护等组成联合支护，共同维持巷道的稳定。注浆支护的机理包括几下几个方面［3-6］:1.将浆液注入到岩土体内，渗透到岩体的裂隙，隔绝空气，防止围岩的进一步风化，也能阻隔水或者其他液体的侵蚀，破坏围岩

3、本身的固有强度；2•—些无法被注浆材料充填的细微裂隙，在注浆压力的作用可密实，从而使得围岩从二维受力转化为三维受力，更稳固了围岩的强度；3•注浆材料在裂隙中形成横七竖八复杂的网络结构，在浆液凝固后便形成一个强有力的骨架，增强围岩的强度；4.注浆材料将松散破碎的围岩胶结在一起，形成一个整体，提高了围岩的内聚力、内摩擦角和弹性模量，从而提高了围岩的强度。1•注浆材料的选择本次选用的注浆材料是河南理工大学管学茂教授研制的MCP超细水泥基注浆材料。一种具有微膨胀性、凝结时间和粘度在宽广范围内可调、渗透性强、结石强度高、粘结性好、无毒、无

4、污染特性，其价格低廉。它和其他注浆材料相比有着如下的优势：①MCP是无机材料，在用作注浆材料时，相对有机材料注浆材料来说，价格低廉，取材容易，而且无毒无害，对环境保护有利；②MCP相对普通水泥基注浆材料时，能渗透到更细的裂缝中去，在大水灰比的条件下，具有更好的流动性和更高结石体强度，浆液的稳定性也得到了大大的提高；①MCP相对其他的注浆材料，操作更为容易，运输等工序也简单。1.1浆液性能简介1.1.1粒度分析：D50=4.1um；D75=8.Opm；D84=9.lpm；D95=14.8pm1.1.2流动性（马氏漏斗粘度）：该浆液

5、掺有专用外加剂MCPA可以高效调节浆液流动性，掺量1%时，马氏漏斗时间W30s。1.1.3凝结时间：表1MCP各水灰比下凝结时间水灰比0.50.60.811.21.5初凝80min210min265min315min>720min>720min终凝150min305min355min465min>720min>720min1.1.4浆液稳定性：MCP注浆材料在水灰比为1的情况下，它的泌水率仅为0.53%O这保证了MCP注浆材料在注浆时的稳定性。1.1・5抗压强度：图2MCP在水灰比不同时的抗压强度2.工程概况某矿绞车房埋深600

6、m,顶板岩性为灰色及砂质泥岩，局部发育中有中细沙岩；底板岩性为煤层（深灰色泥岩，块状，富含植物化石）。绞车房设计为两个断面：A断面，半圆拱形断面，长8.3m,宽7.9m,高6m,墙高2m,S=40.Im2；B断面，半圆拱形断面，长10.2m,宽5m,高4.5m,墙高2.9m,S=23.9m2o绞车房碉室两个断面支护均是首先采用锚网和单根锚索支护，然后进行套棚及喷浆，最后施工成束注浆锚索。由于碉室深埋较深，附近的岩体比较破碎，碉室压力大，为保证砺室的支护强度和服务年限，故选用结石体强度高、注浆效果好的超细水泥基注浆材料进行注浆支护

7、。1.1注浆孔设计分别对绞车房碉室的两个断面（A、B断面）进行锚杆锚索注浆支护，其注浆孔如下图所示分布。A断面为碉室大断面（靠下部），两帮底部注浆孔距地板1400mm,向下偏斜水平角度25°,向上排距为1400mm垂直壁面布一排孔，总共布4排注浆孔，水平两注浆孔之间间隔1400mm,每排安置6个注浆孔（堵头墙注浆孔的如图设置）。孔深12m。B断面为碉室小断面（靠上部），两帮底部注浆孔距地板1500mm,向下偏斜水平角度30°,向上排距为1500mm垂直壁面布一排孔，总共布2排注浆孔，水平两注浆孔之间间隔1400mm,每排安置7个

8、注浆孔。孔深12m。图3A碉室注浆孔布置剖面图图4E碉室注浆孔布置剖面图2.2注浆工艺注浆工艺流程图所下所示:图5注浆工艺流程图1.3注浆工艺相关参数1.注浆设备：a.注浆泵选用的是2ZBQ-10/12型气动注浆泵；b.搅拌机选用的是JBJ-300型号的立式搅拌