水泥粉煤灰注浆材料特性试验及其应用研究

通过室内试验对水泥粉煤灰浆液的各项工程性能指标进行了系统的测试,探究了不同水灰比、固相比与结石体抗压(剪)强度、凝结时间、粘度、结实率与时间的关系,研究结果表明:不同龄期硬化体抗压(剪)强度,随水灰质量比的增大而降低,对浆液硬化体强度28d龄期更为适宜,但对于注浆工程本身来说,可参考7d龄期的浆液硬化体强度;水灰比为1:0.5~0.8时,浆液流动性能良好,但硬化体强度较低,加固效果较差;而水灰质量比为1:1时,硬化体强度高,结石率高,充填加固效果较好;水泥粉煤灰浆材凝结时间较长,随粉煤灰掺量的增大而增大,随水灰质量比的增加而延长;但浆材流动度随粉煤灰掺量的加大而降低,同时粘度增大,结石率升高;粉煤灰含量为20%时,水泥和粉煤灰的物理化学反应较好,可注性能优异,能够满足注浆堵水以及工作面底板改造的要求。     

一种新型注浆材料性能的研究

通过室内试验对以“粉煤灰固化剂”为凝结剂的一种新型大掺量粉煤灰注浆充填材料进行研究,探讨了不同水灰比、固相比与结石体抗压（折）强度、凝结时间、粘度、密度、结石率、析水率及析水时间之间的相互关系。试验得到当水灰比为1：1．0-1：1．5,粉煤灰掺量27％时,结石体的7 d抗压强度为1．2-5．3 MPa,28 d抗压强度为2．5-10 MPa。试验结果表明,该注浆材料与现工业用注浆材料相比,粉煤灰掺量更大,强度更高,凝结时间等性能更优越,并可降低注浆成本。     

氧化石墨烯改性黏土水泥浆性能试验研究

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,注浆加固初期抗渗滤能力差、结石体强度低且易发生脆性破坏,影响注浆加固效果。以氧化石墨烯(hGO)为改性剂,掺入普通黏土水泥浆,制备了新型黏土水泥浆。通过室内试验,在对比分析h GO掺入量对黏土水泥浆的黏度、稳定性、塑性强度及结石体力学性能等主要性能参数影响的基础上,结合扫描电镜(SEM),从微观形貌角度对h GO的作用机理进行分析,提出了h GO改性黏土水泥浆结石体的生长模型。研究结果表明:hGO改性黏土水泥浆液固结后,结石体内部形成了以h GO片层为核心的黏土—水泥团聚物空间骨架,黏土颗粒填充其中,形成浆液体系架构,这是h GO改性黏土水泥浆性能优于传统黏土水泥浆的主要原因;随着h GO掺量的增加,黏土水泥浆液的黏度最大提高163%,浆液流动性下降;hGO改性黏土水泥浆的稳定性和塑性强度明显增强,同一养护时间塑性强度最大提高7.11倍;浆液结石体的单轴抗压强度和抗剪强度均提高,最大增幅分别为23.94%和25.27%,对浆液耐久性的优化作用明显。     

水泥—粉煤灰注浆材料特性试验研究

通过室内对水泥—粉煤灰浆液的各项物理力学及化学性质进行测试,获取了不同材料配比及不同龄期条件下浆液的结石体抗压及抗剪强度、流动度(扩散半径)、黏度、结实率、凝结时间等工程参数,探究了各工程参数间的相互作用关系。结果表明:不同龄期条件下的浆液硬化体抗压及抗剪强度随水灰比的增大而降低,对于注浆工程本身来说,选取7 d龄期条件下的浆液硬化体强度最为适宜;水灰比为1:0.5~1:0.8时,浆液流动性比较好,但硬化体强度较低,加固效果较差;而水灰质量比为1:1时,硬化体强度及结实率较高,充填加固效果较好;水泥—粉煤灰浆液的凝结时间随粉煤灰掺入量的增大而增大,随水灰比的增加而延长;水泥—粉煤灰浆液的流动度随着粉煤灰掺量的加大而降低,但黏度增大,结石率升高;当粉煤灰含量为20%时,水泥和粉煤灰的物理化学反应较好,可注性能优异,能够满足注浆堵水以及工作面底板改造的要求。     

高活性粉煤灰注浆材料的防渗特性及 在帷幕灌浆工程中的应用

高活性粉煤灰注浆材料与普通水泥注浆相比较 ,具有颗粒细、渗透性好、结石率高、强度可靠、耐久性好、成本低等优点 ,适用于岩土工程的防渗加固处理。实践证明 ,高活性粉煤灰注浆材料用于水库大坝的帷幕灌浆有较好的防渗抗渗效果 ,能显著提高坝基的防渗质量 ,是一种较为理想的防渗注浆材料。     

高活性粉煤灰注浆材料的防渗特性及在帷幕灌浆工程中的应用

高活性粉煤灰注浆材料与普通水泥注浆相比较,具有颗粒细、渗透性好、结石率高、强度可靠、耐久性好、成本低等优点,适用于岩土工程的防渗加固处理.实践证明,高活性粉煤灰注浆材料用于水库大坝的帷幕灌浆有较好的防渗抗渗效果,能显著提高坝基的防渗质量,是一种较为理想的防渗注浆材料.     

深部裂隙岩体硅质自应力注浆加固机制与试验

针对深部裂隙岩体水泥基注浆加固后由于材料自收缩性造成浆岩界面松弛及充填不满问题,提出了裂隙岩体自应力注浆加固概念。通过外加剂促使浆液结石体在约束空间内体积膨胀,当膨胀剂掺量超过补偿水泥自收缩的临界掺量时,结石体体积膨胀除补偿水泥基材料自收缩外,在裂隙岩体的约束空间内能够对裂隙壁产生一定的膨胀应力,膨胀应力能够增大浆岩界面的挤压作用,改善岩体的约束受力状态。通过超细硅质浆液膨胀率测试、约束浆液结石体强度试验、约束浆液结石体微观结构分析等研究自应力浆液加固机理,通过裂隙岩体注浆加固试验验证自应力浆液的加固效果。结果表明:随着膨胀剂掺量逐渐增大,浆液纵向自由膨胀率和约束浆液结石体强度均呈先增大后减小的趋势,10%膨胀剂掺量浆液膨胀效果明显优于其它膨胀剂掺量。硅质自应力浆液结石体的脆性增强,弹性变形延长。10%膨胀剂掺量硅质自应力浆液结石体呈大颗粒状,颗粒相互搭接,形成网状结构,有利于结石体强度发挥,其密实性明显优于普通浆液结石体。25%膨胀剂掺量浆液结石体晶体大小不均,颗粒空隙较大,其密实性明显弱于10%膨胀剂掺量自应力浆液结石体。自应力注浆砂岩的峰值强度和弹性模量分别为普通注浆砂岩的1.1...     

复杂散体状顶板回采巷道围岩注浆改性控制分析

复杂散体状顶板巷道围岩破坏严重,变形量大,支护困难。通过对复杂散体状顶板巷道围岩变形破坏特征与失稳原因分析,研究了不同配比似膏体注浆材料的浆液密度、析水率、流动度特征,探明了不同水灰比、粉煤灰掺量对似膏体注浆材料强度的影响机制,确定了似膏体注浆材料优化配比与注浆加固支护方案。结果表明:复杂散体状顶板巷道围岩表现为顶板破坏严重呈网兜状下沉,高低帮呈整体“凹”型膨胀变形;散块体、弱胶结、高应力、软煤体、支护失效是巷道围岩失稳的主要原因;随着水灰比、粉煤灰掺量增大,浆液析水率与流动度呈增加趋势、浆液密度则呈降低趋势,水灰比对浆液流动度影响大于粉煤灰掺量;浆液结石体破坏强度随着水灰比与粉煤灰掺量的提高分别表现为加速衰减姿态与急剧下降—缓慢增加—缓慢下降趋势;似膏体注浆材料优化配比的水灰比与粉煤灰掺量分别为0.6∶1与80%;采用锚杆(索)+似膏体注浆控制技术方案30 d后,顶板最大下沉量小于80 mm,两帮最大收敛量小于70 mm,巷道围岩稳定性较好。     

粉煤灰基UEA改性注浆材料力学特性与失稳模式

采用PC42.5硅酸盐水泥、粉煤灰、UEA膨胀剂研制粉煤灰基UEA改性注浆材料,在实验室通过刚性试验机对15个不同配比浆液结石体养护期下缩量测定与单轴抗压强度力学实验,研究粉煤灰基UEA改性注浆材料的自然变形、力学特性与失稳模式。通过单轴压缩试验分析了UEA掺量对浆液结石体下缩量、破坏强度、峰值应变及破坏形态的影响,确定了粉煤灰基UEA改性注浆结石体失稳模式与临界值点。结果表明：随着UEA掺量梯度增加(0‰、2‰、4‰、6‰、8‰),以UEA掺量0‰为对照梯度,结石体初始下缩量分别下降41.55%、2.63%、1.77%、2.22%,结石体后期下缩量降幅分别为45.61%、61.29%(C0、C1、C2),结石体破坏强度分别提升49.15%、提升3.96%、下降18.18%、提升4.95%,整体表现出升高—降低—缓高的形态,结石体峰值应变分别提升1.66%、1.41%、4.37%、1.70%,UEA膨胀剂对浆液结石体峰值应变具有明显提高作用,表现出线性升高趋势|粉煤灰基UEA改性注浆体破坏失稳模式表现为低强度大变形复杂破坏与高强度小变形破坏两种,两种失稳模式划分临界值点为浆液结石体破坏强度1.5MPa。     

高活性粉煤灰注浆材料性能和应用

高活性粉煤灰注浆材料是以工业废料粉煤灰为主体,配合其它具有胶凝增强和提高早期强度的外掺料,以及能改善浆液性能使之满足注浆施工作业要求的外加剂,经特殊加工而成的一种新型注浆材料。该材料与普通硅酸盐水泥用于注浆工程相比有流动性好、凝结时间适当、抗压强度较高、结石率高的特点,经在静压注浆和高压旋喷注浆工程中的初步应用,取得了较好的效果。     

岩溶裂隙发育地层帷幕注浆材料性能及适用性研究

针对某矿区岩溶裂隙发育地层突水灾害帷幕注浆治理工程,开展适用于岩溶裂隙发育地层帷幕注浆材料的性能及适用性研究。通过室内试验对硅酸盐水泥单液浆、水泥-粉煤灰浆液、水泥-粉煤灰-黏土浆液基本性能以及最佳配比进行研究,并根据该矿区地层性质及帷幕注浆扩散方式要求,从材料性能、技术可行性、注浆过程控制、治理效果及经济环保性等方面系统研究了注浆材料适用性,对注浆实际工程材料选择提供参考及指导。研究结果表明:浆液水固比是影响浆液结石体强度、黏度、结石率、凝结时间等基本性能指标的主控因素,粉煤灰及黏土掺量配比也会影响复合材料基本性能参数。根据提出的注浆材料适用性评价方法以及不同配比不同类型材料性能参数,确定了不同区段注浆材料及配比等注浆参数,对该矿区突涌水进行了有效封堵。     

粉煤灰水泥注浆材料特性试验研究

在室内进行粉煤灰水泥注浆材料正交配比试验,分析结果表明,结石体的杨氏模量和抗压强度随粉煤灰的掺量和水灰比增加而降低.浆液初凝结和终凝时间随粉煤灰掺量和水灰比的增加而延长,两者大致成线性关系.浆液的结石率随粉煤灰掺量的增加而增大,随水灰比的增大而减小.     

高强度低黏度注浆材料配比试验研究

为满足微裂隙岩体注浆加固要求,需研究一种强度高、 黏度低的高性能注浆材料.选用超细水泥、硅粉、超细粉煤灰、聚羧酸系减水剂为原料,结合单因素试验和正交试验,对浆液进行改性.试验结果表明:在水泥中掺加4％～12％的硅粉,浆液的结石体强度可以提高8％～34％;用超细粉煤灰替代一定量的水泥,可以降低浆液的黏度,当粉煤灰替代量超...     

矿井底板突水新型注浆材料配比优化试验

为了改善超细水泥浆液在矿区煤层底板含水层的注浆加固改造工程中的应用效果,基于黏土和粉煤灰对超细水泥浆液性能影响,选用超细水泥、粉煤灰、黏土作为原料,掺入一定比例的石灰和氢氧化钠,采用正交试验设计方法,分别对黏土-粉煤灰-超细水泥浆液的配比进行了优化试验,得到了其中最优的配比方案.同时,分析了黏土、粉煤灰、石灰和氢氧化钠在该类型注浆材料中的作用机理.研究结果表明:掺加不同类型和不同比例的辅助材料对于超细水泥浆液性能的改善起到了较好的控制作用,为矿区底板裂隙水的注浆改造提供了优质材料.     

FZ-H800巷道注浆堵水加固水泥基外加剂试验研究

针对目前注浆材料常出现回弹率大、早期强度不够、抗渗抗裂性能不佳等问题,研制了FZ-H800注浆专用水泥基外加剂。对该外加剂不同掺量的浆液进行试验,通过"BGF-7型指针式压浆剂凝结时间测定仪"、无侧限抗压仪、抗渗性测试和自主研发的膨胀率测试装置分别测出配方浆液的凝结时间、抗压强度、抗渗性和膨胀率。通过分析可知,最佳外加剂掺量为10%,常温下10%外加剂掺量的配方浆液初凝时间184 s、终凝时间339 s,凝结时间快;7 d可达45 MPa,28 d强度可接近或达到70 MPa;抗渗等级可达P8以上;膨胀率可达到0.31。FZ-H800注浆专用水泥基外加剂具有凝结快、早强、抗渗性高、微膨胀等特点。     

水泥—粉煤灰浆液试验及其在采空区注浆中的应用

结合贵州黔桂天能煤焦化扩建项目采空区治理工程,通过室内试验对施工中所用水泥粉煤灰浆液性能做了研究,分析了不同水固比,不同粉煤灰掺量下浆液的粘度、初终凝时间、结石率及结石体强度的变化规律,确定了施工合理的注浆浆液配比,为采空区注浆充填治理提供了依据。     

高掺量粉煤灰凝胶材料围岩注浆加固技术研究

针对新疆大南湖一矿永久避难硐室片帮、顶板变形、底鼓、裂隙发育等情况,进行了高掺量粉煤灰注浆加固研究.通过对注浆后的围岩胶结加固效果进行分析可以得出,高含量粉煤灰注浆材料能够较好地渗透进破碎围岩裂隙并与围岩进行充分胶结,增加围岩完整性,提高围岩的承载能力.     

工作面上覆松散含水层注浆改造及其效果检验北大核心

为解放浅部“四含”煤柱资源,以五沟煤矿一采区1010-1工作面为试验对象,采用劈裂注浆法,连续与间歇注浆相结合的注浆工艺对“四含”及其底部基岩风化带进行注浆加固试验。结果表明:“四含”治理区岩性复杂,富水性弱,主要接受侧向区域径流补给,注浆改造工程将采用地面直孔结合定向斜孔逐排施工驱水固沙方案;混合浆液强度受制于粉煤灰掺比比例,且混合浆液强度、结石率均高于水泥净浆,粉煤灰掺量为20%时,结石率最高;浆液在“四含”中扩散极不均一,注浆过程需通过控制注浆量控制浆液扩散范围,注浆对地表影响体现在浆液扩散和压力传导,并以压力传导为主;注后取心孔样品真密度略有增大,含水率略有减小,抗压强度、抗拉强度、抗剪强度略有增大;基岩风氧化带注浆后岩层抗压强度随采样深度增加呈现先增大后减小再增大的趋势,其抗压强度增强约2~5倍。     

煤矿采空区注浆充填材料电阻率影响因素试验研究

为了更好地进行采空区注浆治理效果的物探检测工作,开展了煤矿采空区注浆充填材料电阻率方面的研究。通过正交试验,研究了水固比、石灰与水泥的质量比、外加剂1掺量、外加剂2掺量、结石体养护时间等5个因素对煤矿采空区注浆充填材料电阻率的影响。试验表明:注浆材料的电阻率值随水固比的降低呈现增加趋势;随石灰掺量的增加,注浆材料的电阻率值先增加,然后平稳,再继续增加;注浆材料的电阻率值随龄期的增加呈现先降低后升高的趋势。研究表明,应在注浆材料中加入适当的外加剂,以提高注浆材料的结石率,减少注浆材料中的自由水,从而提高治理后的采空区的视电阻率值,加大采空区注浆治理前后的视电阻率值差异,以便较好地进行物探检测。     

地面注浆加固顶板高掺量粉煤灰水泥浆液材料性能研究

针对垮落带直覆下采煤破碎顶板低强度加固特点,基于粉煤灰对水泥浆液性能影响,采用室内静置试验方法,分别对不同水泥粉煤灰比例的浆液进行了优化试验并得出最优强度和流动性配比。试验结果表明,水泥浆液的抗压强度和流动度随固相比的减小(粉煤灰掺量增大)而降低,但凝结时间随之延长及结石率随之增大;硬化体早期强度较低,后期强度有明显增长。当固相比为2∶8时,水泥和粉煤灰的物理化学反应良好,流动性能整体上较好,结石体强度在1MPa以上,凝结时间也较长。研究成果在许疃矿7228工作面垮落带直覆下采煤地面注浆加固工程中取得了良好的应用效果。