CN103224377B - 煤矿用封孔剂及制备使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿用封孔剂及制备使用方法，该封孔剂各物料以及质量比重如下：水泥占20%-50%；生石灰占10%-30%；粉煤灰占10%-30%；生石膏占1%-10%；水玻璃占10%-30%；使用时，先将水泥、生石灰、粉煤灰、石膏按照预先确定的比例混合均匀，然后加入水，最后加入水玻璃，搅拌均匀，即得封孔剂，将其快速注入钻孔中，15-60min后可达封孔效果。与现有技术相比，具有无污染、反应温和、价格低廉、施工简单、封孔严密等优点，可以广泛应用于矿井下岩石、煤层钻孔的封堵。
Description
一：技术领域
本发明属于矿井下岩石、煤层钻孔封堵技术领域，涉及封孔剂及其制备方法，可广泛应用于煤炭勘探钻孔的封堵等众多领域。
二：背景技术
现有技术中钻孔在开凿之后，需要将其封闭后再进行下一步操作。例如，煤层在勘探之后，需要将其封堵，便于以后的开采。
传统的封孔方法是往钻孔中注入黄泥，由于黄泥本身的限制，并不能有效地将钻孔封堵密实，此外黄泥很难运用机械化操作，需要投入大量的人力物力，工程进展缓慢，势必会影响工程进度。为此，国内外许多学者对这一课题进行了深入研究，取得了重大进展。
CN101318802A王玉杰等人在专利《地震勘探封孔剂及其制备方法》中提出了运用无机材料进行封孔，其中明确要求过烧CaO含量为40%-97%，由于过烧CaO是膨胀性物质，含量过多可能会使岩石、煤炭等物质破碎，达不到预期封孔的目的。
CN102733844A杨胜强等人在专利《一种封孔结构及封孔方法及封孔用膨胀水泥》中有效解决了封孔不严密，漏气等问题，但其中要求在瓦斯抽采管两端部分别外缠柔性织物，再在柔性织物上涂覆膨胀水泥，静待10-15min，待其凝固后在前堵头上插入注浆管。在钻孔数量较少的情况下，此方法具有可行性。如果钻孔数量较多，使用该方法的施工效率降低，这势必会延长施工时间，影响工程进展。
三：发明内容
为解决现有的问题，本发明提供一种满足矿井下的岩石、煤炭等钻孔封堵所需的封孔剂及制备使用方法，它具有无污染、反应温和、价格低廉、施工简单、封孔严密等优点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种煤矿用封孔剂，该封孔剂由水泥、生石灰、粉煤灰、生石膏、水玻璃和水组成。
进一步的，在没有添加水时，上述物料质量比重如下：水泥占20%-50%；生石灰占10%-30%；粉煤灰占10%-30%；生石膏占1%-10%；水玻璃占10%-30%。
进一步的，在没有添加水时，上述物料质量比重如下：水泥占30%-40%；生石灰占15%-25%；粉煤灰占20%-30%；生石膏占5%-8%；水玻璃占15%-22%。
进一步的，加入水的质量为水泥质量的1.0-3.0倍。
进一步的，先将水泥、生石灰、粉煤灰、石膏按照预先确定的比例混合均匀，然后加入水，最后加入水玻璃，搅拌均匀，即得封孔剂，将其快速注入钻孔中，15-60min后可达封孔效果。
本发明的有益效果体现在：
生石灰的膨胀作用能够有效解决水泥固化后因收缩造成裂隙的问题。若不使用生石灰，上述混合物达到终凝时间后体积收缩10%，出现明显的裂缝，材料的抗压强度降低10%。加入适量生石灰后，该体系达到终凝时间后有6%以上的体积膨胀，没有裂缝，材料的抗压强度保持不变。而水玻璃可以加速水泥和粉煤灰的凝固，生石膏具有缓凝作用。调节水玻璃与生石膏比例，可使封孔剂的作用时间根据具体的作业需要而改变，这是本发明的又一技术亮点。因此该封孔剂可广泛应用于矿井下煤炭及各类岩石钻孔的封堵。
具体实施方式
下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
一种煤矿用封孔剂，该封孔剂由水泥、生石灰、粉煤灰、生石膏、水玻璃和水组成；在没有添加水时，上述物料质量比重如下：水泥占20%-50%；生石灰占10%-30%；粉煤灰占10%-30%；生石膏占1%-10%；水玻璃占10%-30%。
下面以具体实施例说明。
先将水泥、生石灰、粉煤灰、石膏按照预先确定的比例混合均匀，然后加入水，最后加入水玻璃，搅拌均匀，即得封孔剂，然后快速注入钻孔中，15-60min后可达封孔效果。
实施例1
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 20 | 30 | 30 | 10 | 10 | 60 |
初凝时间7min，终凝时间30min，实验测定该封孔剂达到的压强为40.3MPa。
实施例2
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 50 | 20 | 10 | 5 | 15 | 50 |
初凝时间5min，终凝时间22min，实验测定该封孔剂达到的压强为42.5MPa。
实施例3
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 40 | 10 | 20 | 5 | 25 | 50 |
初凝时间5min，终凝时间21min，实验测定该封孔剂达到的压强为45.2MPa。
实施例4
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 30 | 25 | 14 | 1 | 30 | 60 |
初凝时间3min，终凝时间15min，实验测定该封孔剂达到的压强为48.2MPa。
实施例5
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 35 | 15 | 25 | 3 | 22 | 37.5 |
初凝时间6min，终凝时间25min，实验测定该封孔剂达到的压强为47.7MPa。
实施例6
以下各组成物质量份数为
| 水泥 | 生石灰 | 粉煤灰 | 生石膏 | 水玻璃 | 水 |
| 25 | 22 | 15 | 8 | 30 | 40 |
初凝时间6min，终凝时间30min，实验测定该封孔剂达到的压强为46.3MPa。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种煤矿用封孔剂，其特征在于：该封孔剂由水泥、生石灰、粉煤灰、生石膏、水玻璃和水组成；在没有添加水时，上述物料质量比重如下：水泥占20%-50%；生石灰占10%-30%；粉煤灰占10%-30%；生石膏占1%-10%；水玻璃占10%-30%；加入水的质量为水泥质量的1.0-3.0倍。
2.根据权利要求1所述的煤矿用封孔剂，其特征在于：在没有添加水时，上述物料质量比重如下：水泥占30%-40%；生石灰占15%-25%；粉煤灰占20%-30%；生石膏占5%-8%；水玻璃占15%-22%。
3.一种权利要求1所述煤矿用封孔剂的制备使用方法，其特征在于：先将水泥、生石灰、粉煤灰、石膏按照预先确定的比例混合均匀，然后加入水，最后加入水玻璃，搅拌均匀，即得封孔剂，将其快速注入钻孔中，15-60min后可达封孔效果。
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