CN109437771A - 一种矿用柔性封孔注浆材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用柔性封孔注浆材料，它包括硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、减水剂，其特征在于：所有原料按重量百分比为：硅酸盐水泥45～55%、石膏5～10%、粉煤灰30～40%、速凝剂2～3%、膨胀剂7～10%。材料与水混合后，粘度小、流动性强、凝固时间适中，且浆块致密，浆体能够有效进入钻孔周围煤岩体裂隙中，对钻孔的封堵效果较高；材料实验过程中会产生一定的微膨胀，凝固后不缩水，且浆块致密，使用后能有效封堵钻孔封孔段；材料使用在巷道压力大的钻孔时，未出现浆块被压裂现象；材料取材方便，价格便宜，一般矿井更容易接受。

Description

一种矿用柔性封孔注浆材料

技术领域

本发明涉及一种注浆材料，尤其涉及一种矿用柔性封孔注浆材料，属于煤矿瓦斯抽采钻孔封孔及注浆技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯抽采钻孔是为解决巷道掘进及采面回采瓦斯异常涌出，实现对煤体瓦斯进行集中抽采并加以利用。但由于钻孔施工后，封孔及注浆质量差，钻孔封孔段出现漏气，空气通过钻孔周边裂隙进入钻孔，钻孔抽采浓度低，抽采效果差，影响矿井的安全生产的同时，大大制约了工作面的产量。

目前“两堵一注-带压注浆”的封孔工艺中，常用的注浆材料为水泥砂浆、高水材料及速凝封孔材料。水泥砂浆注浆凝固时间长，凝固硬化后容易收缩，不能完全将钻孔封孔段及周边裂隙充满，出现漏风通道，达不到高效抽采的目的；高水材料注浆，注浆后呈液体状态分布在钻孔封孔段及周边裂隙，能满足一般负压高效抽采，但使用高负压抽采后，液体随负压向孔内流动，钻孔封孔段出现空隙，最终钻孔漏气；速凝封孔材料虽能快速凝固封孔，但遇到巷道压力大的钻孔时，钻孔封孔段封孔材料仍被压裂，形成裂缝，导致钻孔漏气，达不到钻孔高效抽采。市场上，虽有部分注浆材料达到要求，但价格昂贵，一般矿井无法承受。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种配料取材方便，使用工艺简单，浆体粘度小、流动性强、凝固时间适中，凝固后不收缩，能有效避免封孔段被压裂，对钻孔的封堵效果较高的一种钻孔注浆材料，有效的解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案是：一种矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：它包含有硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂和减水剂，其质量百分比为：硅酸盐水泥45～55%、石膏5～10%、粉煤灰30～40%、速凝剂2～3%、膨胀剂7～10%。各组分总量和为100%。材料与水混合后，粘度小、流动性强、凝固时间适中，浆体能够有效进入钻孔周围煤岩体裂隙中，对钻孔的封堵效果较高；材料实验过程中会产生一定的微膨胀，不缩水，使用后能有效封堵钻孔封孔段；材料取材方便，价格便宜，一般矿井更容易接受。

所述注浆材料的制备方法为：将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合，并搅拌均匀后，装袋存放在防潮、防晒处即可。

所述硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥，一般乡镇均能获取，取材极为方便。

所述石膏为一种化学成分为硫酸钙的水合物。

所述粉煤灰为I级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰中的一种或两种的混合物。是燃煤电厂产生的固体废物，具有丰富的孔隙结构和良好的吸附性能单斜晶系矿物。

所述速凝剂为MNC-Q1无碱型混凝土液体速凝剂。所述速凝剂掺用量仅占封孔注浆材料用量2%～3%，能使水料浆体在5min内初凝，10min内终凝，以达到一定时间内凝固的目的。

所述膨胀剂为GH-UEA混凝土速凝剂。所述膨胀剂是一种可以通过理化反应引起体积膨胀的材料，能保证注浆材料固化后不收缩。

所述注浆材料与水按重量1:1的比例混合后，混合料的PH值为7.5～9.0，属于弱碱性浆体。

所述注浆材料的使用方法为：将柔性封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合，并搅拌均匀，制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

本发明的有益效果是：本发明的注浆材料，首先提供的是一种配料取材方便，使用工艺简单，浆体粘度小、流动性强、凝固时间适中，凝固后不收缩，且浆块致密，能有效避免封孔段浆体凝固后被压裂，对钻孔的封堵效果较高的一种钻孔注浆材料。

其次就是该注浆材料价格便宜，按照平均50kg/孔使用量计算，成本价不足100元，较市场上购买的注浆材料大约能省1/2左右的成本，大大降低了矿井在瓦斯治理方面的投入，取得了显著的使用效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将该发明的使用方法作进一步的详细描述。

一种矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：它包含有硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂和减水剂，其质量百分比为：硅酸盐水泥45～55%、石膏5～10%、粉煤灰30～40%、速凝剂2～3%、膨胀剂7～10%。各组分总量和为100%。材料与水混合后，粘度小、流动性强、凝固时间适中，浆体能够有效进入钻孔周围煤岩体裂隙中，对钻孔的封堵效果较高；材料实验过程中会产生一定的微膨胀，不缩水，使用后能有效封堵钻孔封孔段；材料取材方便，价格便宜，一般矿井更容易接受。

进一步的，注浆材料的制备方法为：将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合，并搅拌均匀后，装袋存放在防潮、防晒处即可。

进一步的，硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥，一般乡镇均能获取，取材极为方便。

进一步的，石膏为一种化学成分为硫酸钙的水合物。

进一步的，粉煤灰为I级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰中的一种或两种的混合物。是燃煤电厂产生的固体废物，具有丰富的孔隙结构和良好的吸附性能单斜晶系矿物。

进一步的，速凝剂为MNC-Q1无碱型混凝土液体速凝剂。所述速凝剂掺用量仅占封孔注浆材料用量2%～3%，能使水料浆体在5min内初凝，10min内终凝，以达到一定时间内凝固的目的。

进一步的，膨胀剂为GH-UEA混凝土速凝剂。所述膨胀剂是一种可以通过理化反应引起体积膨胀的材料，能保证注浆材料固化后不收缩。

进一步的，注浆材料与水按重量1:1的比例混合后，混合料的PH值为7.5～9.0，属于弱碱性浆体。

进一步的，注浆材料的使用方法为：将柔性封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合，并搅拌均匀，制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

实施例1：配置50kg的柔性封孔注浆材料，其比例为硅酸盐水泥55%、石膏5%、粉煤灰30%、速凝剂2%、膨胀剂8%。

具体制备方法为：将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合，并搅拌均匀后，装袋存放在防潮、防晒处即可。

具体使用方法为：将封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合，并搅拌均匀，制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

实施例2：配置50kg的柔性封孔注浆材料，其比例为硅酸盐水泥45%、石膏10%、粉煤灰35%、速凝剂3%、膨胀剂7%。

具体制备方法同上。

具体使用方法同上。

实施例3：配置50kg的柔性封孔注浆材料，其比例为硅酸盐水泥50%、石膏7%、粉煤灰30%、速凝剂3%、膨胀剂10%。

具体制备方法同上。

具体使用方法同上。

通过上述三个实例所述的柔性封孔注浆材料的性能进行了测试，测试所得结果如下：

实施例1：凝固时间：36min，膨胀率：1.3%，致密性能：致密

实施例2：凝固时间：33min，膨胀率：1.2%，致密性能：致密

实施例3：凝固时间：34min，膨胀率：1.5%，致密性能：致密

从上述实验测试中可以看出，上述三种实施例都能产生较好的的膨胀率，保证了材料浆块不收缩，凝固时间适中，浆块性能致密，能有效跟钻孔孔壁无缝结合，适合矿井钻孔封孔注浆要求。

通过一个月的井下现场注浆后观察，使用该封孔注浆材料注浆的52个钻孔，单孔瓦斯浓度最低为35%，最高为84%，瓦斯浓度在50%以上的钻孔占所有钻孔的76%；使用水泥砂浆注浆的38个钻孔，单孔瓦斯浓度最低为14%，最高为80%，瓦斯浓度在50%以上的钻孔占所有钻孔的40%。由此可见，本发明材料封孔效果较之前使用水泥砂浆注浆的钻孔有显著的提升，取得了很好的使用效果。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：它包含有硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂和减水剂，其质量百分比为：硅酸盐水泥45～55%、石膏5～10%、粉煤灰30～40%、速凝剂2～3%、膨胀剂7～10%。

2.根据权利要求1所述的矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：所述石膏为一种化学成分为硫酸钙的水合物。

3.根据权利要求1所述的矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：所述粉煤灰为I级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：所述速凝剂为混凝土液体速凝剂。

5.根据权利要求1所述的矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：所述膨胀剂为混凝土速凝剂。

6.根据权利要求1所述的矿用柔性封孔注浆材料，其特征在于：所述注浆材料与水按重量1:1的比例混合后，混合料的PH值为7.5～9.0，属于弱碱性浆体。