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采空區塌陷治理地面水泥自動化注漿系統 天津賽智
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采空區塌陷治理地面水泥自動化注漿系統 天津賽智
注漿是采空區治理常用的有效技術手段，對注漿工程來說，注漿材料的造價是一個非常重要的問題。尤其是對采空區、巖溶溶洞和城市廢棄防空壕等大空間進行注漿充填施工時，由于其注漿量非常大，降低注漿材料的造價具有重要的經濟意義。
采空區塌陷治理地面水泥自動化注漿系統
目前應用于采空區注漿的材料主要是水泥漿液、水泥砂漿、水泥粉煤灰漿等材料。這些材料應用于采空區注漿工程時，不同程度地存在析水率高、穩定性差和結石率低等性能缺陷，水泥注漿效果往往無法令人滿意，材料成本也居高不下。
采空區注漿充填材料
注漿充填材料包括：水、硅酸鹽水泥、粉煤灰、膨脹劑和外加劑：
水固比：所述水與固相含量硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的重量比為：0.7-0.9;
固相比：硅酸鹽水泥與粉煤灰的質量比為5:5、4:6、3:7的其中一種;
膨脹劑為氧化鈣，其質量比是硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的4%-8%;
外加劑為磺化褐煤(SMC)或分散劑(DFZ)的其中一種;其質量比為硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的0.1-0.4%。
作為優選;
水固比為：0.7;
固相比為：4:6;
氧化鈣質量比為硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的8%;
外加劑為分散劑(DFZ)，其質量比為硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的0.3%。
作為優選;
水固比為：0.8;
固相比為：3:7;
氧化鈣質量比為硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的6%;
外加劑為分散劑(DFZ)，其質量比為硅酸鹽水泥與粉煤灰重量和的0.2%。
與現有技術相比本發明的優點在于：漿體體積膨脹和強度發展有良好的協調性，減小了漿液的擴散范圍，大幅度降低了材料成本。
漿液析水率不高于10%，漿液結石率不低于90%;漿液流動度在160mm和200mm之間，初凝時間不小于10h，終凝時間不大于36h。漿液固結體具有良好的抗壓強度，3d抗壓強度不小于0.3MPa，7d抗壓強度不小于1MPa。
采空區水泥注漿的優勢
(1)穩定性與結石率
對兩個實施例的析水率和結石率進行測試。
兩個實施例均表現出析水率較小，結石率較高的特性，這對采空區注漿是非常有利的。實施例1漿液析水率小于5%，結石率超過了95%，可以認為是穩定漿液，實施例2結石率略低，但也超過了90%。在對結石率要求較高的工程中應優選實施例1。
(2)流動性與流變性
1)流動性
根據試驗數據，繪制流動度隨時間變化的關系曲線。
兩個實施例都具有較理想的流動度，其中實施例1流動度略大于實施例2;兩個實施例的流動度均隨著時間逐漸減小，而實施例1的減小幅度更大，在5h后其流動度已經小于實施例2，這是由于實施例1中水泥和氧化鈣含量更高，水化反應便更快，更早的失去可塑性。兩個實施例分別在5.8h和6.5h之后流動度才減小到140mm以下，均滿足采空區注漿要求。
2)流變性
赫巴流變曲線的擬合度較賓漢姆流變曲線高。在實際生產中，為了便于計算，常常使用較為簡單的賓漢姆模式來表征漿液流變性。由表1可以看出，實施例2的動切力、稠度系數均小于實施例1，這說明實施例2可泵性略優于實施例1，這主要是由于實施例1的水固比較高;實施例2的流性指數大于實施例1，說明實施例2剪切稀釋性較實施例1小;實施例2塑性黏度較實施例1小，說明實施例2在擴散過程中能量損失更小。
(3)凝結特性
實施例2的初、終凝時間均小于實施例1，這是由于實施例1的水化反應相對較快造成的。兩個實施例的初凝時間均在10h-12h左右，這表明兩個實施例可以保證漿液在地面攪拌、運輸、泵送等過程中不失去流動性，并可以擴散到一定的范圍，而且當漿液質量出現問題時，也給相關技術人員提供了一定的時間來糾錯。此外，兩個實施例的終凝時間不超過36h，這表明漿液可以盡早的終凝產生一定的力學強度，達到抵抗后序注漿壓力的破壞和支撐采空區上覆巖體控制其變形的目的。
(4)強度特性
兩個實施例的抗壓強度均隨著齡期增長逐漸提高，其中實施例1的3d、7d、14d抗壓強度均高于實施例2，其14d抗壓強度分別超過3.5MPa和3MPa，均滿足采空區注漿對漿液固結體后期強度的要求。實施例13d抗壓強度比實施例2更高，說明實施例1抵抗后續注漿壓力破壞的能力更強。
(5)經濟性
對得到的兩種注漿充填材料實施例與純水泥漿和水泥-水玻璃雙漿進行經濟性對比，評價方法為對比得到單位體積固結體所花費的材料成本C。經過計算，各方案成本計算結果如表2所示。
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