CN115321918A - 一种矿井突水通道封堵材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿井突水通道封堵材料及其制备方法，属于矿井水害防治技术领域，该封堵材料以质量份数计包括50～70份水泥基料、20～40份辅助填料、0.1～5份外加剂和50～80份水；水泥基料为油井水泥、硫铝酸盐水泥和超细水泥中的一种或多种；辅助填料为聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰和粉煤灰中的一种或多种；外加剂为减水剂、缓凝剂、早强剂、分散剂、膨胀剂、催化剂和消泡剂中的一种或多种，原料简单易取，价格低廉，制备简单，流动性好，可注性强，抗水能力强，结石强度高，解决现有技术中封堵材料由于固化时间长、成本高、抗水能力差等，无法满足当前矿井水害防治技术领域对突水通道封堵要求的问题。

Description

一种矿井突水通道封堵材料及其制备方法
技术领域
本发明属于矿井水害防治技术领域，涉及一种矿井突水通道封堵材料及其制备方法。
背景技术
煤炭作为支撑经济发展的主要能源，其安全高效的开发利用对民生起着至关重要的作用。煤炭开采过程中破坏了地下稳定的地质结构，经常会引发水害事故，对矿井安全造成了巨大威胁。
目前，用于矿井突水事故的处理方法通常为“抽”和“堵”。所谓“抽”，即指通过大型水泵等将涌进矿井的水抽出矿井，从而减少矿井内积水。所谓“堵”，即指向突水通道中充填堵水材料，封堵突水通道，从而杜绝涌水继续进入矿井。相较两种方法，堵水可以从源头上消除水害，因此尤为重要。
对于突水通道封堵而言，关键之处在于堵水材料。目前，应用比较广泛的堵水材料主要为：水泥加水玻璃材料、聚氨酯类材料、树脂类材料等。水泥加水玻璃材料原料简单，价格低廉，可以在水中固化，但是固化时间太长，抗水能力差，在动水条件下很难达到预期效果。聚氨酯类材料固化时间短，遇水可膨胀，能够快速封堵突水通道，但原料价格昂贵，强度较低，在动水压力较大情况下可能导致二次突水。树脂类材料虽然强度稍高，但其高昂的成本和复杂的制备工艺使其推广应用受到极大限制。以上封堵材料尽管有各自的优势，但是仍然不能满足矿井水害防治技术领域对突水通道封堵的要求。
因此，急需一种固化时间短、成本低、抗水能力强、结石体强度高的封堵材料，以满足目前矿井水害防治技术领域对突水通道封堵的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的封堵材料由于固化时间长、成本高、抗水能力差等，无法满足当前矿井水害防治技术领域对突水通道封堵的要求的问题，提供一种矿井突水通道封堵材料及其制备方法，制备的矿井突水通道封堵材料具有固化时间短、成本低、制备简单、抗水能力强的特点，以满足当前矿井水害防治技术领域对突水通道封堵的要求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供一种矿井突水通道封堵材料，按质量份数计包括以下原料组分：50～70份的水泥基料、20～40份的辅助填料、0.1～5份的外加剂和50～80份的水；
所述水泥基料为20～60份的油井水泥、30～60份的硫铝酸盐水泥和5～10份的超细水泥中的一种或多种；
所述辅助填料为5～20份的聚氨酯、5～20份的环氧树脂、5～15份的水玻璃、5～15份的石英砂、3～10份的石灰石粉、3～8份的石膏、2～5份的硅灰和2～4份的粉煤灰中的一种或多种；
所述外加剂为0.1～0.5份的减水剂、0.05～0.2份的缓凝剂、0.5～2份的早强剂、0.05～0.3份的分散剂、0.1～0.2份的膨胀剂、0.1～0.5份的催化剂和0.5～1份的消泡剂中的一种或多种。
优选地，所述油井水泥为G级高抗硫酸盐型油井水泥。
优选地，所述硫铝酸盐水泥的粒径为10～40μm；所述超细水泥的粒径为5～10μm。
优选地，所述聚氨酯为聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末，密度为1.19～1.23g/cm3，粘度为160～190mPa·s；所述环氧树脂的密度为1.17～1.21g/cm3，粘度为140～160mPa·s。
优选地，所述水玻璃为水性硅酸钠溶液；所述石英砂的粒径为100～150μm。
优选地，所述减水剂为萘系减水剂；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和磷酸中的一种或多种；所述早强剂为氯酸钾和甲酸钙中的一种或两种。
优选地，所述分散剂为三聚磷酸钠；所述膨胀剂为硫铝酸钙；所述催化剂为间甲苯二胺和三乙醇胺中的一种或两种；所述消泡剂为磷酸三丁酯消泡剂。
本发明还提供一种如上述矿井突水通道封堵材料的制备方法，包括以下步骤：
将油井水泥、硫铝酸盐水泥和超细水泥中的一种或多种混合均匀，制成混合水泥基料；
将聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰和粉煤灰中的一种或多种混合均匀，制成混合辅助填料；
将水、混合水泥基料和混合辅助填料混合均匀，制成混合浆料；
向混合浆料中加入外加剂混合均匀，得到矿井突水通道封堵材料浆液。
优选地，所述将水、水泥基料和辅助填料混合均匀，制成混合浆料的具体操作为：
步骤1)：在搅拌速度为2000～3000r/min的条件下，向水中加入混合水泥基料；
步骤2)：加入混合水泥基料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌30～35s；
步骤3)：步骤2)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌，混入混合辅助填料；
步骤4)：混入混合辅助填料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌50～60s；
步骤5)：步骤4)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌，混入混合外加剂搅拌均匀，制成混合浆料。
一种利用上述制备方法制备的矿井突水通道封堵材料，该封堵材料的密度为1.56～1.83g·cm-3，流动度为19.6～25.7cm，粘度为126～305mPa·s，凝胶时间为10～600s，12h抗压强度为4.11～5.33Mpa，48h抗压强度为8.93～13.86Mpa，28d抗压强度为21.75～34.57Mpa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种矿井突水通道封堵材料，该封堵材料以油井水泥、硫铝酸盐水泥、超细水泥、聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰、粉煤灰等为原料，原料简单易取，价格低廉，进而降低封堵材料的生产成本；硫铝酸盐水泥及超细水泥的添加，有助于材料快速水化，达到提高材料早期强度的目的；聚氨酯及环氧树脂的添加，有助于材料遇水膨胀，达到提高材料充填密实度，提高封堵材料的防水性能；石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰和粉煤灰的添加，不仅有助于提高材料水化程度，能够增大材料强度，同时，还可以消耗工程废料，不仅有助于能源节约，而且有利于进一步降低原料的获取成本。
一种如上述矿井突水通道封堵材料的制备方法，该方法制备条件温和，过程简单，易操作，制备的矿井突水通道封堵材料的密度为1.56～1.83g·cm-3，流动度为19.6～25.7cm，粘度为126～305mPa·s，凝胶时间为10～600s，12h抗压强度为4.11～5.33Mpa，48h抗压强度为8.93～13.86Mpa，28d抗压强度为21.75～34.57Mpa，具有成本低，流动性好，可注性强，抗水能力强，结石强度高等诸多优点，可满足矿井、隧道、地铁等建设开采过程中突水灾害的快速治理要求，是目前矿井水害防治技术领域的创新型技术。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的矿井突水通道封堵材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提供一种矿井突水通道封堵材料，按质量份数计包括以下原料组分：50～70份的水泥基料、20～40份的辅助填料、0.1～5份的外加剂和50～80份的水；
其中所述水泥基料按质量份数计为20～60份的油井水泥、30～60份的硫铝酸盐水泥和5～10份的超细水泥中的一种或多种；其中，所述油井水泥为G级高抗硫酸盐型油井水泥；所述硫铝酸盐水泥的粒径为10～40μm；所述超细水泥的粒径为5～10μm；
所述辅助填料按质量份数计为5～20份的聚氨酯、5～20份的环氧树脂、5～15份的水玻璃、5～15份的石英砂、3～10份的石灰石粉、3～8份的石膏、2～5份的硅灰和2～4份的粉煤灰中的一种或多种；其中，所述聚氨酯为聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末，密度为1.19～1.23g/cm3，粘度为160～190mPa·s；所述环氧树脂的密度为1.17～1.21g/cm3，粘度为140～160mPa·s；所述水玻璃为水性硅酸钠溶液；所述石英砂的粒径为100～150μm；
所述外加剂按质量份数计为0.1～0.5份的减水剂、0.05～0.2份的缓凝剂、0.5～2份的早强剂、0.05～0.3份的分散剂、0.1～0.2份的膨胀剂、0.1～0.5份的催化剂和0.5～1份的消泡剂中的一种或多种；其中，所述减水剂为萘系减水剂；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和磷酸中的一种或多种；所述早强剂为氯酸钾和甲酸钙中的一种或两种；所述分散剂为三聚磷酸钠；所述膨胀剂为硫铝酸钙；所述催化剂为间甲苯二胺和三乙醇胺中的一种或两种；所述消泡剂为磷酸三丁酯消泡剂。
参见图1，本发明提供一种上述矿井突水通道封堵材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将油井水泥、硫铝酸盐水泥和超细水泥中的一种或多种混合均匀，制成混合水泥基料。
S2：将聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰和粉煤灰中的一种或多种混合均匀，制成辅助填料；注意，在混合时，固体辅助填料与液体辅助材料分开混合均匀。
S3：将水、混合水泥基料和混合辅助填料混合均匀，制成混合浆料，具体操作为：
步骤1)：在搅拌速度为2000～3000r/min的条件下，向水中加入混合水泥基料；
步骤2)：加入混合水泥基料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌30～35s；
步骤3)：步骤2)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌，混入混合辅助填料；注意，在混入辅助填料时，先加入液体的混合辅助材料，再加入固体的混合辅助材料；
步骤4)：混入混合辅助填料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌50～60s；
步骤5)：步骤4)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌均匀，制成混合浆料。
S4：向混合浆料中加入外加剂混合均匀，得到矿井突水通道封堵材料浆液，具体操作为：向混合浆料中加入外加剂时，首先加入固体外加剂，再加入液体外加剂，外加剂全部混入后，以搅拌速度为2000～3000r/min继续搅拌30～35s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵材料浆液。
一种利用上述制备方法制备的矿井突水通道封堵材料，密度为1.56～1.83g·cm-3，流动度为19.6～25.7cm，粘度为126～305mPa·s，凝胶时间为10～600s，12h抗压强度为4.11～5.33Mpa，48h抗压强度为8.93～13.86Mpa，28d抗压强度为21.75～34.57Mpa。
实施例1
按质量份数计：
取油井水泥55份和超细水泥10份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，超细水泥的粒度为10μm；
取石英砂5份、石灰石粉5份、石膏5份、硅灰3份和粉煤灰3份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，取15份水性硅酸钠溶液作为混合辅助填料中的液体辅助填料；石英砂的粒度为150μm；
取减水剂0.1份、葡萄糖酸钠0.1份、柠檬酸钠0.1份和硫铝酸钙0.1份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂0.5份备用。
在恒速搅拌器中倒入水65份，并设置转速为2000r/min，搅拌状态下，缓慢倒入混合水泥基料，调整转速为10000r/min，搅拌30s后，将转速调回2000r/min，先倒入水玻璃，再匀速倒入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为10000r/min，搅拌60s，将转速调回2000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例2
按质量份数计：
取硫铝酸盐水泥50份和超细水泥10份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为40μm，超细水泥的粒度为5μm；
取聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末15份、石英砂8份、石灰石粉8份，石膏5份、硅灰2份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，石英砂的粒度为100μm；
取氯酸钾0.25份、甲酸钙0.25份、三聚磷酸钠0.3份、硫铝酸钙0.1份和间甲苯二胺0.5份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂0.5份备用。
在恒速搅拌器中倒入水70份，并设置转速为2500r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为11000r/min，搅拌30s后，将转速调回2500r/min，加入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为11000r/min，搅拌55s，将转速调回2500r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例3
按质量份数计：
取硫铝酸盐水泥55份和超细水泥8份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为35μm，超细水泥的粒度为10μm；
取环氧树脂12份、石英砂6份、石灰石粉10份，石膏5份、硅灰2份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，石英砂的粒度为120μm；
取甲酸钙0.8份、三聚磷酸钠0.2份、硫铝酸钙0.1份和三乙醇胺0.5份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂0.8份备用。
在恒速搅拌器中倒入水75份，并设置转速为3000r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为12000r/min，搅拌30s后，将转速调回3000r/min，加入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为12000r/min，搅拌50s，将转速调回3000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例4
按质量份数计：
取油井水泥20份、硫铝酸盐水泥30份和超细水泥10份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为40μm，超细水泥的粒度为10μm；
取聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末5份、环氧树脂5份、水玻璃10份、石英砂5份、石灰石粉5份、石膏4份、硅灰4份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，石英砂的粒度为150μm；
取减水剂0.1份、磷酸0.05份、甲酸钙0.5份、三聚磷酸钠0.1份、硫铝酸钙0.2份和三乙醇胺0.1份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂0.6份备用。
在恒速搅拌器中倒入水75份，并设置转速为2000r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为12000r/min，搅拌30s后，将转速调回2000r/min，先倒入水玻璃，再匀速倒入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为12000r/min，搅拌50s，将转速调回2000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例5
取油井水泥20份和硫铝酸盐水泥30份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为10μm；
取石英砂5份、石灰石粉3份、石膏3份、硅灰2份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；另取水玻璃5份备用；其中，石英砂的粒度为100μm；
取磷酸0.02份、葡萄糖酸钠0.02份、柠檬酸钠0.02份、甲酸钙0.5份、三聚磷酸钠0.05份和硫铝酸钙0.1份混合均匀。
在恒速搅拌器中倒入水50份，并设置转速为2000r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为10000r/min，搅拌35s后，将转速调回2000r/min，加入水玻璃，再匀速倒入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为10000r/min，搅拌60s，将转速调回2000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例6
按质量份数计：
取硫铝酸盐水泥60份和超细水泥10份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为10μm，超细水泥的粒度为5μm；
取聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末20份、石英砂6份、石灰石粉10份、硅灰2份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，石英砂的粒度为130μm；
取甲酸钙2份、三聚磷酸钠0.8份、硫铝酸钙0.1份和三乙醇胺0.5份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂1份备用。
在恒速搅拌器中倒入水80份，并设置转速为3000r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为12000r/min，搅拌30s后，将转速调回3000r/min，加入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为12000r/min，搅拌50s，将转速调回3000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例7
按质量份数计：
取硫铝酸盐水泥57份和超细水泥8份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为25μm，超细水泥的粒度为6μm；
取聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末10份、石灰石粉3份，石膏3份、硅灰2份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；其中，石英砂的粒度为120μm；
取甲酸钙0.8份、柠檬酸钠0.2份、三聚磷酸钠0.3份、硫铝酸钙0.1份、间甲苯二胺0.25份和三乙醇胺0.25份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂1份备用。
在恒速搅拌器中倒入水70份，并设置转速为2300r/min，搅拌状态下，缓慢加入混合水泥基料，调整转速为11500r/min，搅拌33s后，将转速调回2300r/min，加入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为11500r/min，搅拌55s，将转速调回2300r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例8
按质量份数计：
取油井水泥60份和超细水泥10份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，硫铝酸盐水泥的粒度为30μm，超细水泥的粒度为10μm；
取环氧树脂20份，石英砂5份、石灰石粉3份和粉煤灰2份混合均匀，制成混合辅助填料；石英砂的粒度为150μm；
取减水剂0.5份、葡萄糖酸钠0.2份、甲酸钙2份、三聚磷酸钠0.3份、硫铝酸钙0.2份、三乙醇胺0.5份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂1份备用。
在恒速搅拌器中倒入水80份，并设置转速为2000r/min，搅拌状态下，缓慢倒入混合水泥基料，调整转速为10000r/min，搅拌30s后，将转速调回2000r/min，先倒入水玻璃，再匀速倒入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为10000r/min，搅拌60s，将转速调回2000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
实施例9
按质量份数计：
取油井水泥35份、硫铝酸盐水泥30份和超细水泥5份混合均匀，制成混合水泥基料；其中，超细水泥的粒度为10μm；
取聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末5份、环氧树脂5份、水玻璃10份、石英砂15份、石灰石粉3份、石膏8份、硅灰5份和粉煤灰4份混合均匀，制成混合辅助填料；石英砂的粒度为150μm；
取减水剂0.3份、葡萄糖酸钠0.2份、甲酸钙1份、三聚磷酸钠0.2份、硫铝酸钙0.2份、三乙醇胺0.5份混合均匀，磷酸三丁酯消泡剂0.6份备用。
在恒速搅拌器中倒入水83份，并设置转速为2000r/min，搅拌状态下，缓慢倒入混合水泥基料，调整转速为10000r/min，搅拌30s后，将转速调回2000r/min，先倒入水玻璃，再匀速倒入混合后的固体混合辅助填料，将搅拌速度调整为10000r/min，搅拌60s，将转速调回2000r/min；在搅拌的条件下，继续加入混合后的固体外加剂，再加入磷酸三丁酯消泡剂，搅拌30s后，停止搅拌，得到矿井突水通道封堵浆料。
对以上实施例制备的矿井突水通道封堵浆料进行性能测试，与现有技术中的封堵材料相比，测试结果参见下表：
Figure BDA0003820983620000121
Figure BDA0003820983620000131
由上表可见，本发明所制备的封堵材料与现有技术中封堵材料相比，具有更大的密度，更高的粘度，凝胶时间更短，强度更高的特点。
综上所述，通过油井水泥、硫铝酸盐水泥、超细水泥、聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰、粉煤灰以及外加剂等的综合作用，制备的矿井突水通道快速封堵材料与现有技术中的封堵材料相比，固化时间更短、成本更低、抗水能更力强、结石体强度高等，具有可适用于不同动水环境下突水通道的快速封堵施工，早期和后期均有较高的强度，可以拥有更好的封堵效果，为矿井突水灾害治理提供了良好的解决方案。
以上仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)

1.一种矿井突水通道封堵材料，其特征在于，按质量份数计包括以下原料组分：50～70份的水泥基料、20～40份的辅助填料、0.1～5份的外加剂和50～80份的水；
所述水泥基料为20～60份的油井水泥、30～60份的硫铝酸盐水泥和5～10份的超细水泥中的一种或多种；
所述辅助填料为5～20份的聚氨酯、5～20份的环氧树脂、5～15份的水玻璃、5～15份的石英砂、3～10份的石灰石粉、3～8份的石膏、2～5份的硅灰和2～4份的粉煤灰中的一种或多种；
所述外加剂为0.1～0.5份的减水剂、0.05～0.2份的缓凝剂、0.5～2份的早强剂、0.05～0.3份的分散剂、0.1～0.2份的膨胀剂、0.1～0.5份的催化剂和0.5～1份的消泡剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述油井水泥为G级高抗硫酸盐型油井水泥。
3.根据权利要求1所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥的粒径为10～40μm；所述超细水泥的粒径为5～10μm。
4.根据权利要求1所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述聚氨酯为聚醚多元醇型聚氨酯预聚体粉末，密度为1.19～1.23g/cm3，粘度为160～190mPa·s；所述环氧树脂的密度为1.17～1.21g/cm3，粘度为140～160mPa·s。
5.根据权利要求1所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述水玻璃为水性硅酸钠溶液；所述石英砂的粒径为100～150μm。
6.根据权利要求1所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和磷酸中的一种或多种；所述早强剂为氯酸钾和甲酸钙中的一种或两种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠；所述膨胀剂为硫铝酸钙；所述催化剂为间甲苯二胺和三乙醇胺中的一种或两种；所述消泡剂为磷酸三丁酯消泡剂。
8.一种如权利要求1-7任一项所述矿井突水通道封堵材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将油井水泥、硫铝酸盐水泥和超细水泥中的一种或多种混合均匀，制成混合水泥基料；
将聚氨酯、环氧树脂、水玻璃、石英砂、石灰石粉、石膏、硅灰和粉煤灰中的一种或多种混合均匀，制成混合辅助填料；
将水、混合水泥基料和混合辅助填料混合均匀，制成混合浆料；
向混合浆料中加入外加剂混合均匀，得到矿井突水通道封堵材料浆液。
9.根据权利要求8所述的矿井突水通道封堵材料的制备方法，其特征在于，所述将水、水泥基料和辅助填料混合均匀，制成混合浆料的具体操作为：
步骤1)：在搅拌速度为2000～3000r/min的条件下，向水中加入混合水泥基料；
步骤2)：加入混合水泥基料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌30～35s；
步骤3)：步骤2)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌，混入混合辅助填料；
步骤4)：混入混合辅助填料后，将搅拌速度调至10000～12000r/min，搅拌50～60s；
步骤5)：步骤4)搅拌结束后，将搅拌速度调回2000～3000r/min继续搅拌，混入混合外加剂搅拌均匀，制成混合浆料。
10.一种利用权利要求8或9所述制备方法制备的矿井突水通道封堵材料，其特征在于，该封堵材料的密度为1.56～1.83g·cm-3，流动度为19.6～25.7cm，粘度为126～305mPa·s，凝胶时间为10～600s，12h抗压强度为4.11～5.33Mpa，48h抗压强度为8.93～13.86Mpa，28d抗压强度为21.75～34.57Mpa。
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