CN110627440A - 一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料 - Google Patents

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董凯
程卫民
徐宇航
王刚
刘震
孙路路
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Abstract

一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，包括微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料，其中微胶囊膨胀剂中各物质质量占比为海藻酸钠2％、明胶2％、膨胀剂4％、水92％，高分散度水泥中各物质质量占比为硅酸盐水泥66％、水33％、分散剂1％，聚合物混料各物质质量占比为树脂49％、固化剂49％、偶联剂2％，微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料按质量0.02∶1∶0.06混合得到延迟膨胀型钻孔密封材料。本发明提供的延迟膨胀型钻孔密封材料可以在注浆压力下渗入到孔壁周围的裂隙中，聚合物混料提高了密封材料的致密性、抗渗性能与力学强度，微胶囊膨胀剂推迟了膨胀剂开始起效的时间，降低了膨胀剂对材料致密性的影响，实现膨胀‑强度协调发展。

Description

一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料
技术领域
本发明设计一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，特别是一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料制备及使用方法，属于煤层瓦斯治理技术领域。
技术背景
我国煤炭开采以地下开采为主，煤层赋存条件复杂多变，煤炭灾害频繁，瓦斯事故尤为严重，瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的基础治理手段，钻孔密封的好坏决定了瓦斯抽采效果的强弱。
目前我国瓦斯抽采常用的封孔技术有水泥砂浆封孔、聚氨酯封孔、封孔器封孔等，其中水泥砂浆封孔材料凝固过程中失水收缩，留下孔隙；聚氨酯封孔操作复杂，材料致密性差，成本较高；封孔器封孔深度有限，且成本极高。
因此有必要制备一种绿色环保、价格廉价且密封效果好的钻孔密封材料。
发明内容
本发明目的是提供一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，提高了材料的可泵性，绿色环保，价格低廉，密封效果突出，适用于裂隙发育复杂的煤层的封孔。
本发明是通过以下技术措施实现的，封孔材料包括微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料，其中微胶囊膨胀剂包括明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，高分散度水泥包括硅酸盐水泥、分散剂、水，聚合物混料包括树脂、固化剂、偶联剂。
微胶囊膨胀剂所需组分质量占比分别为海藻酸钠2％、明胶2％、膨胀剂4％、水92％；
高分散度水泥所需组分质量占比分别为硅酸盐水泥66％、水33％、分散剂1％；
聚合物混料所需组分质量占比分别为49％、固化剂49％、偶联剂2％。
其中，所述膨胀剂为铝粉。
所述分散剂为分散剂5040。
所述树脂为环氧树脂。
所述固化剂为聚酰胺树脂。
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
此外微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料的重量比为0.02∶1∶0.06。
其制备及使用步骤为：
a.按比例取明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，混合制成微胶囊膨胀剂备用；
b.按比例取硅酸盐水泥、水、分散剂，混合制成高分散度水泥备用；
c.按比例取树脂、固化剂、偶联剂，混合制成聚合物混料备用。
d.将所得的微胶囊膨胀剂、高分散度水泥、聚合物混料按质量比0.02∶1∶0.06混合，并充分搅拌均匀，时间为15-20分钟，得到浆液A。
e.通过注浆设备将所得的浆液A注入钻孔。
有益效果
本发明与其他钻孔密封材料相比有以下优点：
本发明提供的延迟膨胀型复合钻孔密封材料流动性强，能够在注浆压力的作用下渗透进钻孔壁的复杂裂隙中，从而达到封堵效果。
本发明使用了微胶囊膨胀剂，延缓了膨胀剂效果的发挥，最终实现膨胀-强度协调发展。
本发明使用了聚合增强了材料的致密性，减少材料自身裂隙的生成。
具体实施方式
本发明提供的密封材料包括微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料，其中微胶囊膨胀剂包括明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，高分散度水泥包括硅酸盐水泥、分散剂、水，聚合物混料包括树脂、固化剂、偶联剂。
微胶囊膨胀剂所需组分质量占比分别为海藻酸钠2％、明胶2％、膨胀剂4％、水92％；
高分散度水泥所需组分质量占比分别为硅酸盐水泥66％、水33％、分散剂1％；
聚合物混料所需组分质量占比分别为49％、固化剂49％、偶联剂2％。
其中，所述膨胀剂为铝粉。
所述分散剂为分散剂5040。
所述树脂为环氧树脂。
所述固化剂为聚酰胺树脂。
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
此外微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料的质量比为0.02∶1∶0.06。
其制备及使用步骤为：
a.按比例取明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，混合制成微胶囊膨胀剂备用；
b.按比例取硅酸盐水泥、水、分散剂，混合制成高分散度水泥备用；
c.按比例取树脂、固化剂、偶联剂，混合制成聚合物混料备用。
d.将所得的微胶囊膨胀剂、高分散度水泥、聚合物混料按质量比0.02∶1∶0.0混合，并充分搅拌均匀，时间为15-20分钟，得到浆液A。
e.通过注浆设备将所得的浆液A注入钻孔。
结合以下实例，对本发明的实施例作进一步的说明，本发明的保护范围不局限于以下实例。
实施例1：本发明提供的延迟膨胀型复合钻孔密封材料，包括微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料，按照质量比，所需微胶囊膨胀剂组分分别为海藻酸钠2％、明胶2％、膨胀剂4％、水92％；所需高分散度水泥组分分别为硅酸盐水泥66％、水33％、分散剂1％；所需聚合物混料组分分别为49％、固化剂49％、偶联剂2％。
所述延迟膨胀型复合钻孔密封材料制备步骤如下：
a.按比例取明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，混合制成微胶囊膨胀剂备用；
b.按比例取硅酸盐水泥、水、分散剂，混合制成高分散度水泥备用；
c.按比例取树脂、固化剂、偶联剂，混合制成聚合物混料备用。
d.将所得的微胶囊膨胀剂、高分散度水泥、聚合物混料按质量比0.02∶1∶0.06混合，并充分搅拌均匀，时间为15-20分钟，得到浆液A。
e.通过注浆设备将所得的浆液A注入钻孔。

Claims (8)

1.一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征是：该封孔材料包括微胶囊膨胀剂、高分散度水泥和聚合物混料，其中微胶囊膨胀剂包括海藻酸钠、明胶、膨胀剂、水，高分散度水泥包括硅酸盐水泥、分散剂、水，聚合物混料包括树脂、固化剂、偶联剂；
微胶囊膨胀剂各组分的质量占比分别为海藻酸钠2％、明胶2％、膨胀剂4％、水92％；
高分散度水泥各组分的质量占比分别为硅酸盐水泥66％、水33％、分散剂1％；
聚合物混料各组分的质量占比分别为树脂49％、固化剂49％、偶联剂2％。
2.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：所述膨胀剂为铝粉。
3.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：所述分散剂为分散剂5040。
4.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：所述树脂为环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：所述固化剂为聚酰胺树脂。
6.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其特征在于：微胶囊膨胀剂、高分散度水泥、聚合物混料质量比为0.02∶1∶0.06。
8.根据权利要求1所述的一种延迟膨胀型复合钻孔密封材料，其制备及使用步骤为：
a.按比例取明胶、海藻酸钠、水、膨胀剂，混合制成微胶囊膨胀剂备用；
b.按比例取硅酸盐水泥、水、分散剂，混合制成高分散度水泥备用；
c.按比例取树脂、固化剂、偶联剂，混合制成聚合物混料备用。
d.将所得的微胶囊膨胀剂、高分散度水泥、聚合物混料按质量比0.02∶1∶0.06混合，并充分搅拌均匀，时间为15-20分钟，得到浆液A。
e.通过注浆设备将所得的浆液A注入钻孔。
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