CN111205042A

CN111205042A - 一种一体化钻孔封孔材料

Info

Publication number: CN111205042A
Application number: CN202010124939.4A
Authority: CN
Inventors: 王飞; 高亚斌; 贺志宏; 李子文; 任鹏; 刘振明; 杨彦群; 闫晶晶; 焦治平; 张士钰
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-05-29

Abstract

本发明公开了一种一体化钻孔封孔材料，该组成按重量百分比计分别为：水35‑50%，普通硅酸盐水泥60‑75%，铝粉微胶囊1.2‑1.7%，高效引气减水剂1.0‑2.0%；所述铝粉微胶囊含有水88‑93%，明胶1‑3%，海藻酸钠2%，铝粉3‑7%，本发明材料初凝前具有良好的流动性，能够很好地填充钻孔内的裂隙、孔洞；材料凝固后具有抗压强度高、密封性好，耐久性好，析水能力弱的特点，能够满足一体化钻孔的要求。

Description

一种一体化钻孔封孔材料

技术领域

本发明涉及抽采钻孔封孔材料，具体涉及一种一体化钻孔封孔材料。

背景技术

我国是世界上最大的产煤国。瓦斯是采矿过程中遇到的首要技术难题，瓦斯抽采是我国煤矿防治瓦斯事故的根本性措施，在瓦斯灾害防治方面起到了较好的防突和综合治理瓦斯的作用。同时煤炭开采过程中尚存在与环境不和谐之处，在煤矿井下生产系统中，会产生大量粉尘，煤层注水湿润媒体被认为最根本、有效的防尘手段。利用瓦斯抽采孔进行注水，一方面可以解决注水钻孔的施工问题，节约大量钻孔施工成本。因此，有必要利用瓦斯抽采孔进行注水试验，使得煤层注水技术能够在高瓦斯矿井得到应用，保证煤矿的安全生产，改善工人的工作环境，其中一体化钻孔的封孔材料尤为重要。

发明内容

本发明提供一种一体化钻孔封孔材料，以克服已有一体化钻孔封孔材料的不足之处，保证封孔质量，提高封孔成功率，提供一种瓦斯抽采效果好、析水能力差、抗压强度高、耐久性好的煤矿井下一体化钻孔封孔材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种一体化钻孔封孔材料，所述一体化钻孔封孔材料的组成按重量百分比计分别为：水35-50%，普通硅酸盐水泥60-75%，铝粉微胶囊1.2-1.7%，高效引气减水剂1.0-2.0%；所述铝粉微胶囊含有水88-93%，明胶1-3%，海藻酸钠2%，铝粉3-7%。

进一步地，所述铝粉为工业铝粉，粒径为5-110μm。

进一步地，所述一体化钻孔封孔材料的组成按重量百分比计分别为：水35%，普通硅酸盐水泥62%，铝粉微胶囊1.5%，高效引气减水剂1.5%。

进一步地，所述铝粉微胶囊含有水92%，明胶2.5%，海藻酸钠2%，铝粉3.5%。

进一步地，所述一体化钻孔封孔材料应用于煤矿瓦斯抽采和注水过程中对钻孔进行密封中。

本发明的有益效果如下：

本发明中微胶囊包裹铝粉与水泥反应，由于早期水化反应的OH^-与Al作用需渗透通过包覆在外的溶胶，才能发生反应产生气体，延迟了其膨胀开始作用时间，减少其在水泥水化初期气体外逸的无效膨胀，最终膨胀率达到20～30％，抗压强度也保持适当的强度，密封性能好，析水能力差，而且材料来源广泛，且本封孔材料配制简单、操作简单方便，选材价格低廉，无毒、环保无污染。

具体实施方式

下面通过对各实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：将水35%，普通硅酸盐水泥62%，铝粉微胶囊1.5%，高效引气减水剂1.5%混合后即可使用；所述铝粉微胶囊成分质量组成为水92%，明胶2.5%，海藻酸钠2%，铝粉3.5%。

实施例2：将水36%，普通硅酸盐水泥60.5%，铝粉微胶囊1.5%，高效引气减水剂2%混合后即可使用；铝粉微胶囊成分质量组成为水89.5%，明胶3%，海藻酸钠2%，铝粉5.5%。混合得到的钻孔充填加固材料结石率为99.1%，抗压强度为30.81MPa，抗剪强度1.10MPa。

实施例3：将水37%，普通硅酸盐水泥60%，铝粉微胶囊1.2%，高效引气减水剂1.8%混合后即可使用；铝粉微胶囊成分质量组成为水90%，明胶3%，海藻酸钠2%，铝粉5%。混合得到的钻孔充填加固材料结石率为98.8%，抗压强度为28.95MPa，抗剪强度为1.44MPa。

对比例1

将本发明实施例1的材料与现有技术的水泥材料的粘度、结石率以及充填钻孔48小时的抗压强度、抗剪强度进行对比，见表1：

表1 两种材料性能参数对比

分析表1可得：

（1）与水泥材料相比，本发明显著提高了结石率，使得材料充填钻孔周围煤体裂隙、孔洞的效果更好。

（2）本发明的粘度、抗压强度与水泥材料相近，而抗剪强度高于水泥材料，使得材料对煤层中残余瓦斯压力和地应力的抵抗能力较强，显著提高钻孔周围煤体的加固效果。

由此可见，与煤矿现有的水泥材料相比，反应终成物强度大、耐久性好，能够满足钻孔充填加固所需的抗高压要求；本发明的煤矿井下钻孔充填加固材料初凝前具有良好的流动性，能够很好地填充钻孔周围的裂隙、孔洞，使材料与钻孔周围煤体成为一个整体，从而改善煤体的物理力学特性，消除采掘过程中的动力现象；本发明的煤矿井下钻孔充填加固材料凝固后结石率为98.2～99.7%，注入钻孔48小时之后抗压强度为28.5～32.8MPa、抗剪强度为0.5～1.9MPa。通过对完成瓦斯抽采和注水的钻孔进行压注充填加固材料，提高了钻孔周围煤体强度，改善了煤体的物理力学特性，消除了采掘过程中的动力现象，减小了煤巷支护难度。

以上所述仅为本发明的一些实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种一体化钻孔封孔材料，其特征在于，所述一体化钻孔封孔材料的组成按重量百分比计分别为：水35-50%，普通硅酸盐水泥60-75%，铝粉微胶囊1.2-1.7%，高效引气减水剂1.0-2.0%；所述铝粉微胶囊含有水88-93%，明胶1-3%，海藻酸钠2%，铝粉3-7%。

2.根据权利要求1所述的一种一体化钻孔封孔材料，其特征在于，所述铝粉为工业铝粉，粒径为5-110μm。

3.根据权利要求1所述的一种一体化钻孔封孔材料，其特征在于，所述一体化钻孔封孔材料的组成按重量百分比计分别为：水35%，普通硅酸盐水泥62%，铝粉微胶囊1.5%，高效引气减水剂1.5%。

4.根据权利要求1所述的一种一体化钻孔封孔材料，其特征在于，所述铝粉微胶囊含有水92%，明胶2.5%，海藻酸钠2%，铝粉3.5%。

5.根据权利要求1所述的一种一体化钻孔封孔材料，其特征在于，所述一体化钻孔封孔材料应用于煤矿瓦斯抽采和注水过程中对钻孔进行密封中。