CN107879705A - 一种矿用无机封孔材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了本发明所述的矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥10‑87％、粉煤灰10‑50％、明矾‑20％、速凝剂1‑20％和石膏粉1‑20％。本发明所述的矿用无机封孔材料，密度小，质量轻，具有良好的塑性和渗透性，且速溶性好不易结块，抗压强度较高，凝固速度快，凝固后具有膨胀性。本发明还提供了所述的矿用无机封孔材料的制备方法和使用方法，本发明所述的矿用无机封孔材料的制备方法，操作简单，易于实施。
Description
技术领域
本发明属于封孔材料技术领域，特别是涉及一种矿用无机封孔材料及其制备方法和使用方法。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，然而在开采的过程中也伴随着许多灾害事故的发生，其中，对煤层瓦斯的提前抽放便是防止瓦斯的一个重要手段，预抽放的效果越好，抽放比越高，在开采时的环境越好，发生事故的可能性也就越低。在瓦斯抽放的各个环节中，钻孔封孔是关键部分，其封孔的质量严重影响瓦斯抽放的效果。
目前煤层瓦斯抽采钻孔的封孔技术为采用有机材料或无机材料封堵，典型如有机发泡材料-水泥封孔、囊袋式封孔、充气(注水)胶囊-水泥封孔以及压注法聚氨醋封孔。聚氨醋等有机发泡封孔材料反应温度高，反应剧烈，有大量反应热放出，有强烈的气味生成，反应速度太快，初凝时间不可调，封孔长度不易控制，而且封孔强度低、不密实，易漏气，成本较高。现有的水泥封孔，水泥凝结慢且容易收缩、析水，导致密封性差，也不能对微裂隙实施封堵。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种矿用无机封孔材料，以解决下向钻孔和孔内有涌水钻孔的封孔难题，提高钻孔封孔质量和抽采效果；本发明还提供了所述矿用无机封孔材料的制备方法和使用方法。
本发明采用的技术方案是：
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥10-87％、粉煤灰10-50％、明矾1-20％、速凝剂1-20％和石膏粉1-20％。
本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，由如下质量百分比的组分组成：水泥50-60％、粉煤灰10-30％、明矾1-10％、速凝剂5-10％和石膏粉5-20％。
本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，由如下质量百分比的组分组成：水泥60％、粉煤灰12％、明矾6％、速凝剂5％和石膏粉17％。
本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，所述速凝剂为铝氧熟料，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，所述石膏粉为二级石膏粉。
本发明所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7-8min，搅拌速度为80-90r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品。
本发明所述的矿用无机封孔材料的使用方法，在使用时需按水灰比为0.8∶1的比例进行调配，调配时需先将水量定好后再加入配好量的注浆材料，并充分搅拌1-2min方可进行注浆使用。
本发明有益效果：
本发明所述的矿用无机封孔材料，本身具有致密性，能与钻孔壁之间形成致密的结合体以封堵裂隙，主要优点有：
(1)密度小(约为普通水泥的1/3)，质量轻，可降低井下运输时的劳动强度，且降低使用成本；
(2)该封孔材料具有良好的塑性和渗透性，且速溶性好不易结块，在压力注浆下可进入微小裂隙；
(3)该封孔材料抗压强度较高，强度具有持续增长特性，随着时间的延长，强度逐渐提高；
(4)该封孔材料凝固速度快，凝固后具有膨胀性，有效地增强了密封效果。
(5)该封孔材料在注入封孔器的两端囊袋后，在压力作用下，能在一定程度上通过囊袋的孔隙将注入浆液的水分滤出，以达到稠化浆液使其加速固化。材料在囊袋内可以密闭续压，使膨胀的囊袋迅速具有一定强度并达到密封性的效果。
本发明所述的矿用无机封孔材料的制备方法，通过分批加入各原料，可以提高封孔材料的性能，操作简单，易于实施。
具体实施方式
实施例1
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥60％、粉煤灰12％、明矾6％、速凝剂5％和石膏粉17％，所述速凝剂为铝氧熟料，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7min，搅拌速度为85r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品，主要性能为:
3d抗压强度(Mpa)：4.3；7d抗压强度(Mpa)：7.9；28d抗压强度(Mpa)：18.6。
3d抗折强度(Mpa)：2.0；7d抗折强度(Mpa)：3.2；28d抗折强度(Mpa)：4.5。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的使用方法，在使用时需按水灰比为0.8∶1的比例进行调配，调配时需先将水量定好后再加入配好量的注浆材料，并充分搅拌1min左右方可进行注浆使用。按封孔距离25米、孔径φ115，从注浆开始到结束大约为20～25min。
实施例2
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥50％、粉煤灰30％、明矾10％、速凝剂5％和石膏粉5％，所述速凝剂为铝氧熟料，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间8min，搅拌速度为85r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品，主要性能为:
3d抗压强度(Mpa)：3.8；7d抗压强度(Mpa)：6.7；28d抗压强度(Mpa)：16.2。
3d抗折强度(Mpa)：1.5；7d抗折强度(Mpa)：2.1；28d抗折强度(Mpa)：3.6。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的使用方法，同实施例1。
实施例3
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥87％、粉煤灰10％、明矾1％、速凝剂1％和石膏粉1％，所述速凝剂为，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7min，搅拌速度为90r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品，主要性能为:
3d抗压强度(Mpa)：2.3；7d抗压强度(Mpa)：5.6；28d抗压强度(Mpa)：15.9。
3d抗折强度(Mpa)：1.1；7d抗折强度(Mpa)：1.8；28d抗折强度(Mpa)：2.5。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的使用方法，同实施例1。
实施例4
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥30％、粉煤灰10％、明矾20％、速凝剂20％和石膏粉20％，所述速凝剂为铝氧熟料，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7min，搅拌速度为80r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品，主要性能为:
3d抗压强度(Mpa)：2.0；7d抗压强度(Mpa)：5.1；28d抗压强度(Mpa)：15.4。
3d抗折强度(Mpa)：1.0；7d抗折强度(Mpa)：1.5；28d抗折强度(Mpa)：2.3。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的使用方法，同实施例1。
实施例5
一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥10％、粉煤灰50％、明矾10％、速凝剂20％和石膏粉10％，所述速凝剂为铝氧熟料，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间8min，搅拌速度为80r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品，主要性能为:
3d抗压强度(Mpa)：2.0；7d抗压强度(Mpa)：5.1；28d抗压强度(Mpa)：15.4。
3d抗折强度(Mpa)：0.8；7d抗折强度(Mpa)：1.4；28d抗折强度(Mpa)：2.5。
本实施例所述的矿用无机封孔材料的使用方法，同实施例1。
本发明所述的矿用无机封孔材料的性能指标如表1所示。
表1矿用无机封孔材料性能指标数据表
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种矿用无机封孔材料，其特征在于：由如下质量百分比的组分组成：水泥10-87％、粉煤灰10-50％、明矾1-20％、速凝剂1-20％和石膏粉1-20％。
2.根据权利要求1所述的矿用无机封孔材料，其特征在于：由如下质量百分比的组分组成：水泥50-60％、粉煤灰10-30％、明矾1-10％、速凝剂5-10％和石膏粉5-20％。
3.根据权利要求1所述的矿用无机封孔材料，其特征在于：由如下质量百分比的组分组成：水泥60％、粉煤灰12％、明矾6％、速凝剂5％和石膏粉17％。
4.根据权利要求1所述的矿用无机封孔材料，其特征在于：所述速凝剂为铝氧熟料，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的矿用无机封孔材料，其特征在于：所述石膏粉为二级石膏粉。
6.权利要求1-5任意一项所述的矿用无机封孔材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；
(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7-8min，搅拌速度为80-90r/min；
(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品。
7.权利要求1-5任意一项所述的矿用无机封孔材料的制备方法，其特征在于：在使用时需按水灰比为0.8∶1的比例进行调配，调配时需先将水量定好后再加入配好量的注浆材料，并充分搅拌1-2min方可进行注浆使用。
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