CN115572588A - 用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，采用凝胶干粉与水在一定温度均匀搅拌混合而成，凝胶干粉与水的重量比为1:10；凝胶干粉是将海藻、淀粉和果渣三种固体原料混合并粉碎为混合碎渣；本发明制备的流动性凝胶封孔材料的制备工艺简单、原料易于采购、成本低，流动性凝胶封孔材料注入钻孔以后不仅不会凝固，而是呈现良好的柔性和对钻孔形状的自适应性，也可充分渗入钻孔裂隙进行有效封堵和密封，流动性凝胶封孔材料在封孔后回收再利用，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料及其使用方法。
背景技术
煤矿井下本煤层瓦斯抽釆是解决煤矿瓦斯安全问题的主要手段。传统的封孔材料一般采用水泥基封孔材料，利用水泥加入适量的减水剂、膨胀剂、缓凝剂制作完成，此种封孔材料凝固之后就会形成坚固的强度较高的柱状体，当钻孔由于采动影响发生形变时，封孔段的水泥基材料就会破碎或者脱离钻孔壁，形成漏气通道，造成钻孔瓦斯抽采浓度降低，抽釆效率下降，严重时影响整个抽釆系统的安全运行。大部分矿井采取关闭抽釆钻孔来处理钻孔漏气，或者沿着原有的钻孔重新施工钻孔再重新封孔进行瓦斯抽采，不但直接影响了后期的瓦斯抽釆效果和抽釆浓度，而且增加了大量的劳动工作量和资金成本。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种不会凝固、封孔性能好的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料及其使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，采用凝胶干粉与水在一定温度均匀搅拌混合而成，凝胶干粉与水的重量比为1:10。
凝胶干粉采用以下步骤制成：
（1）将海藻、淀粉和果渣三种固体原料混合并粉碎为混合碎渣；
（2）将混合碎渣投入到100℃的沸水中，煮30min后，加入盐酸，并缓慢搅拌，将混合碎渣溶液ph调至3；
（3）分离混合碎渣溶液得凝胶萃取液；
（4）将凝胶萃取液在45℃、0.2Mpa压力下进行超滤浓缩，得到凝胶浓缩液；
（5）将凝胶浓缩液在进料温度150℃、出料温度220℃的条件下干燥，干燥后研磨得到的固体粉末即为凝胶干粉。
所述的一定温度为100℃。
步骤（1）中海藻、淀粉和果渣的重量比为3：5：8。
用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料的使用方法，包括以下步骤：
（A）瓦斯抽采钻孔施工完成，采用钻探设备对钻孔内部扫孔，除去钻孔内部残渣；
（B）将双胎囊封孔器插入钻孔内的封孔位置；
（C）制备流动性凝胶封孔材料：井下使用防爆电磁加热装置，将100kg水加热到100℃，加入10kg凝胶干粉，搅拌成凝胶状流体；将凝胶状流体导入储浆桶中，利用储浆搅拌器，对储浆桶内的凝胶状流体进行搅拌并散热；
（D）封孔：冷却到常温后的流动性凝胶封孔材料通过注浆泵及管路注入双胎囊封孔器的两个胎囊内部以及两个胎囊之间的中间封孔段内，注浆压力大于0.6Mpa，终止压力大于1.2Mpa，封孔完成；
（E）当钻孔封孔完成后，后期受巷道应力集中引起钻孔漏气压力降低，瓦斯浓度下降，打开注浆管上的阀门，将流动性凝胶封孔材料多次注入双胎囊封孔器和中间封孔段内中；通过凝胶材料的流动性和粘性，充填钻孔裂隙中，防止钻孔漏气，实现柔性保压封孔；
（F）当钻孔内的瓦斯抽采完毕后，对双胎囊封孔器和中间封孔段内的流动性凝胶封孔材料进行回收。
采用上述技术方案，果渣的作用为提取果胶，果胶是一种亲水性植物胶，具有水溶性；海藻中存在一种天然多糖，海藻酸钠，具有浓缩溶液、形成凝胶和成膜的能力，作为增稠剂、稳定剂和凝胶剂；淀粉用作增稠保水剂，增加固形物含量，糊保水性好，耐高温，相溶性好，可与其他增稠剂同时使用。海藻、淀粉和果渣在搅拌混合后会发生脱脂反应，凝胶干粉性能：耐压性好、稳定性好、粉体不易发生形变，凝胶强度高，粘性好，流动性好，表面张力强。
本发明的柔性注浆封孔材料，是一种具有粘性、良好流动性的材料。当钻孔变形、钻孔壁周围裂隙扩展时，柔性注浆材料在注浆压力作用下能流入裂隙并对其进行有效充填，随钻孔变形而变形，具有适应钻孔任意形变和钻孔壁紧密接触，防止漏气及浆液泄露。
本发明制备的流动性凝胶封孔材料的制备工艺简单、原料易于采购、成本低，流动性凝胶封孔材料注入钻孔以后不仅不会凝固，而是呈现良好的柔性和对钻孔形状的自适应性，也可充分渗入钻孔裂隙进行有效封堵和密封，流动性凝胶封孔材料在封孔后回收再利用，降低施工成本。
具体实施方式
本发明的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，采用凝胶干粉与水在一定温度均匀搅拌混合而成，凝胶干粉与水的重量比为1:10。
凝胶干粉采用以下步骤制成：
（1）将海藻、淀粉和果渣三种固体原料混合并粉碎为混合碎渣；
（2）将混合碎渣投入到100℃的沸水中，煮30min后，加入盐酸，并缓慢搅拌，将混合碎渣溶液ph调至3；
（3）分离混合碎渣溶液得凝胶萃取液；
（4）将凝胶萃取液在45℃、0.2Mpa压力下进行超滤浓缩，得到凝胶浓缩液；
（5）将凝胶浓缩液在进料温度150℃、出料温度220℃的条件下干燥，干燥后研磨得到的固体粉末即为凝胶干粉。
所述的一定温度为100℃。
步骤（1）中海藻、淀粉和果渣的重量比为3：5：8。
用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料的使用方法，包括以下步骤：
（A）瓦斯抽采钻孔施工完成，采用钻探设备对钻孔内部扫孔，除去钻孔内部残渣；
（B）将双胎囊封孔器插入钻孔内的封孔位置；
（C）制备流动性凝胶封孔材料：井下使用防爆电磁加热装置，将100kg水加热到100℃，加入10kg凝胶干粉，搅拌成凝胶状流体；将凝胶状流体导入储浆桶中，利用储浆搅拌器，对储浆桶内的凝胶状流体进行搅拌并散热；
（D）封孔：冷却到常温后的流动性凝胶封孔材料通过注浆泵及管路注入双胎囊封孔器的两个胎囊内部以及两个胎囊之间的中间封孔段内，注浆压力大于0.6Mpa，终止压力大于1.2Mpa，封孔完成；
（E）当钻孔封孔完成后，后期受巷道应力集中引起钻孔漏气压力降低，瓦斯浓度下降，打开注浆管上的阀门，将流动性凝胶封孔材料多次注入双胎囊封孔器和中间封孔段内中；通过凝胶材料的流动性和粘性，充填钻孔裂隙中，防止钻孔漏气，实现柔性保压封孔；
（F）当钻孔内的瓦斯抽采完毕后，对双胎囊封孔器和中间封孔段内的流动性凝胶封孔材料进行回收。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，其特征在于：采用凝胶干粉与水在一定温度均匀搅拌混合而成，凝胶干粉与水的重量比为1:10。
2.根据权利要求1所述的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，其特征在于：凝胶干粉采用以下步骤制成：
（1）将海藻、淀粉和果渣三种固体原料混合并粉碎为混合碎渣；
（2）将混合碎渣投入到100℃的沸水中，煮30min后，加入盐酸，并缓慢搅拌，将混合碎渣溶液ph调至3；
（3）分离混合碎渣溶液得凝胶萃取液；
（4）将凝胶萃取液在45℃、0.2Mpa压力下进行超滤浓缩，得到凝胶浓缩液；
（5）将凝胶浓缩液在进料温度150℃、出料温度220℃的条件下干燥，干燥后研磨得到的固体粉末即为凝胶干粉。
3.根据权利要求2所述的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，其特征在于：所述的一定温度为100℃。
4.根据权利要求2所述的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料，其特征在于：步骤（1）中海藻、淀粉和果渣的重量比为3：5：8。
5.采用如权利要求4所述的用于钻孔抽采的流动性凝胶封孔材料的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
（A）瓦斯抽采钻孔施工完成，采用钻探设备对钻孔内部扫孔，除去钻孔内部残渣；
（B）将双胎囊封孔器插入钻孔内的封孔位置；
（C）制备流动性凝胶封孔材料：井下使用防爆电磁加热装置，将100kg水加热到100℃，加入10kg凝胶干粉，搅拌成凝胶状流体；将凝胶状流体导入储浆桶中，利用储浆搅拌器，对储浆桶内的凝胶状流体进行搅拌并散热；
（D）封孔：冷却到常温后的流动性凝胶封孔材料通过注浆泵及管路注入双胎囊封孔器的两个胎囊内部以及两个胎囊之间的中间封孔段内，注浆压力大于0.6Mpa，终止压力大于1.2Mpa，封孔完成；
（E）当钻孔封孔完成后，后期受巷道应力集中引起钻孔漏气压力降低，瓦斯浓度下降，打开注浆管上的阀门，将流动性凝胶封孔材料多次注入双胎囊封孔器和中间封孔段内中；通过凝胶材料的流动性和粘性，充填钻孔裂隙中，防止钻孔漏气，实现柔性保压封孔；
（F）当钻孔内的瓦斯抽采完毕后，对双胎囊封孔器和中间封孔段内的流动性凝胶封孔材料进行回收。
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