CN108863244B - 一种煤矿封孔剂及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矿封孔剂，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：90‑100：70‑80：6‑9：0.5‑2：0.2‑0.5；该封孔剂解决了现阶段水泥与黄泥封孔性能差的问题，其注入钻孔后，原料之间发生性变反应，膨胀剂遇水膨胀，封孔剂逐渐变稠，体积不断膨胀，强度增强，在粘结剂作用下，使得硅酸盐水泥与钻孔紧密结合，并深入钻孔边缘缝隙中，将缝隙粘结封堵，防止缝隙进一步扩延；能够有效封堵微小缝隙，并制止缝隙扩延，封堵后不开裂漏气，封堵结构稳定，持续时间长，封孔效果质量高。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿封孔剂领域，特别涉及一种煤矿封孔剂及其制备方法、使用方法。
背景技术
近些年来，随着我国煤矿开采环境的日益复杂，各个煤矿对瓦斯防治也越来越重视，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，对于抽放钻孔的封堵又是其中的一个关键点环节。因此，国家在2009年8月规定的新的煤矿技术安全标准中，把抽放钻孔的封堵进行了强制性的规定，封堵距离至少达到8米。
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或者水泥，由于黄泥与水泥本身的限制，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。CN 101318802 A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。
发明内容
本发明提供一种煤矿封孔剂，其解决了现阶段水泥与黄泥封孔性能差的问题，其注入钻孔后，原料之间发生性变反应，膨胀剂遇水膨胀，封孔剂逐渐变稠，体积不断膨胀，强度增强，在粘结剂作用下，使得硅酸盐水泥与钻孔紧密结合，并深入钻孔边缘缝隙中，将缝隙粘结封堵，防止缝隙进一步扩延；能够有效封堵微小缝隙，并制止缝隙扩延，封堵后不开裂漏气，封堵结构稳定，持续时间长，封孔效果质量高。
本发明解决其技术问题所采用的的技术方案为：一种煤矿封孔剂，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：90-100：70-80：6-9：0.5-2：0.2-0.5。
优选的，所述硅酸盐水泥的强度等级为42.5。
优选的，所述膨胀剂为明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂、氧化钙-硫铝酸钙复合膨胀剂中的一种或多种。
优选的，所述速凝剂为膨润土和环氧树脂粘结剂、聚氨酯粘结剂、氨基树脂粘结剂中的一种或者多种。
优选的，一种煤矿封孔剂的制备方法为：将硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉按照原料质量配比添加到搅拌桶内搅拌4-6min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。
优选的，一种煤矿封孔剂的使用方法包括如下步骤：
步骤1：下测压管和回浆管：测压管选用内径5mm的高压胶管，回浆管选用外径20mm、长2m的PVC管；回浆管之间用PVC接头连接，胶水密封；另外，在下测压管之前，要将测压管顶部用纱布裹缠，防止固体颗粒进入管内堵塞测压管；下测压管时，将测压管和回浆管用铁丝捆绑着送入；在回浆管靠近上部的位置，接入一个三通，当注入浆液的高度达到该位置时，浆液会通过三通回流到孔口处，说明浆液已达到设计高度，应立刻停止注浆。
步骤2：孔口封孔：下好测压管和回浆管后，将1m长注浆铁管送入孔口，然后进行孔口位置的封孔；先将预湿的快干水泥卷送进离孔口1m左右的位置，然后不断向孔口处塞入水泥卷至孔口位置，再用粗木棍将塞在孔口位置的水泥卷捣烂：一方面，使水泥卷内的水泥充分搅拌、混合以塞满孔口钻孔；一方面，使得快干水泥向钻孔更深部位移动，以保证具有一定长度的封孔距离；直到孔口部位的水泥呈粘稠泥状不下坠；待快干水泥凝固后再进行注浆；用注浆泵将配好的封孔剂浆体通过注浆管注入钻孔，待回浆管有浆液流出后停止注浆，并关闭注浆管上的阀门。
本发明提供的一种煤矿封孔剂，其解决了现阶段水泥与黄泥封孔性能差的问题，其注入钻孔后，原料之间发生性变反应，膨胀剂遇水膨胀，封孔剂逐渐变稠，体积不断膨胀，强度增强，在粘结剂作用下，使得硅酸盐水泥与钻孔紧密结合，并深入钻孔边缘缝隙中，将缝隙粘结封堵，防止缝隙进一步扩延；该封孔剂能够快速增稠并硬化，具有良好的粘结性，能随钻孔岩层一起变形，保证良好的封堵效果；渗透性好，强度高。
具体实施方式
下面对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
下面针对本发明材料制备出的封孔剂进行一系列性能检测；
实施例1：
试样一：一种煤矿封孔剂，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：90：70：6：0.5：0.2；所述速凝剂为膨润土；所述膨胀剂为明矾石膨胀剂；将上述原料按照质量配比添加到搅拌桶内搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体，之后将桨体挤压注入事先准备好的长10cm，直径2cm的模拟钻孔内，然后监测桨体的粘度、完全固化时间、抗压强度以及粘接强度，具体数据见表一。
试样二：一种煤矿封孔剂，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：95：75：7：1：0.3；述速凝剂为环氧树脂粘结剂；述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂；将上述原料按照质量配比添加到搅拌桶内搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体，之后将桨体挤压注入事先准备好的长10cm，直径2cm的模拟钻孔内，然后监测桨体的粘度、完全固化时间、抗压强度以及粘接强度，具体数据见表一。
试样三：一种煤矿封孔剂，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：100：80：9：2：0.5；所述速凝剂为氨基树脂粘结剂；所述膨胀剂为氧化钙膨胀剂；将上述原料按照质量配比添加到搅拌桶内搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体备用，之后将桨体挤压注入事先准备好的长10cm，直径2cm的模拟钻孔内，然后监测桨体的粘度、完全固化时间、抗压强度以及粘接强度，具体数据见表一。
表一为试样监测具体数据表
表二为试样物理性能归纳总结表：
从以上数据中可以得出，该封孔剂抗拉强度高、粘结性强、凝结时间短、硬化快。
本发明的一种煤矿封孔剂在实际的使用中，包括如下步骤：
步骤1：下测压管和回浆管：测压管选用内径5mm的高压胶管，回浆管选用外径20mm、长2m的PVC管；回浆管之间用PVC接头连接，胶水密封；在回浆管靠近上部的位置，接入一个三通；
步骤2：孔口封孔：下好测压管和回浆管后，将1m长注浆铁管送入孔口，然后进行孔口位置的封孔；先将预湿的快干水泥卷送进离孔口1m左右的位置，然后不断向孔口处塞入水泥卷至孔口位置，再用粗木棍将塞在孔口位置的水泥卷捣烂；待快干水泥凝固后再进行注浆；用注浆泵将配好的封孔剂浆体通过注浆管注入钻孔，待回浆管有浆液流出后停止注浆，并关闭注浆管上的阀门。
本发明提供的一种煤矿封孔剂，其解决了现阶段水泥与黄泥封孔性能差的问题，其注入钻孔后，原料之间发生性变反应，膨胀剂遇水膨胀，封孔剂逐渐变稠，体积不断膨胀，强度增强，在粘结剂作用下，使得硅酸盐水泥与钻孔紧密结合，并深入钻孔边缘缝隙中，将缝隙粘结封堵，防止缝隙进一步扩延；该封孔剂能够快速增稠并硬化，具有良好的粘结性，能随钻孔岩层一起变形，保证良好的封堵效果；渗透性好，强度高。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种煤矿封孔剂，其特征在于，它是由以下原料制成：硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉；
所述硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉的质量配比为：90-100：70-80：6-9：0.5-2：0.2-0.5；
所述硅酸盐水泥的强度等级为42.5；
所述膨胀剂为明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂中的一种；
所述速凝剂为膨润土和环氧树脂粘结剂、氨基树脂粘结剂中的一种；
所述的煤矿封孔剂的制备方法如下：将硅酸盐水泥、水、膨胀剂、速凝剂、石膏粉按照原料质量配比添加到搅拌桶内搅拌4-6min，形成均匀的流动性良好的浆体即可；
所述煤矿封孔剂的使用方法包括如下步骤：
步骤1：下测压管和回浆管：测压管选用内径5mm的高压胶管，回浆管选用外径20mm、长2m的PVC管；回浆管之间用PVC接头连接，胶水密封；在回浆管靠近上部的位置，接入一个三通；
步骤2：孔口封孔：下好测压管和回浆管后，将1m长注浆铁管送入孔口，然后进行孔口位置的封孔；先将预湿的快干水泥卷送进离孔口1m的位置，然后不断向孔口处塞入水泥卷至孔口位置，再用粗木棍将塞在孔口位置的水泥卷捣烂；待快干水泥凝固后再进行注浆；用注浆泵将配好的封孔剂浆体通过注浆管注入钻孔，待回浆管有浆液流出后停止注浆，并关闭注浆管上的阀门。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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