一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份；本发明专利技术提供的阻化浆体材料凝结时间在30～40min内可精确调控，具有良好的阻热效果，导热系数为0.045w(m·k)，渗透率低，渗透率为4.8*10

Blocking slurry material for plugging air leakage in coal mine and preparation method thereof

The invention provides a coal mine air leakage blocking resistance of slurry material, which comprises the following components by weight: 90 to 110 parts of water, fly ash from 10 to 14, 40 to 45 portions of cement, bentonite is 0.8 ~ 1.2, 0.1 ~ 0.4 of cellulose, 31 to 44 portions of gypsum. Calcium oxide from 19 to 31, two from 6 to 8 phr silica; resistance paste material of the invention provides the setting time within 30 ~ 40min can be precisely controlled, with good heat resistance, thermal conductivity is 0.045w (M - K), low permeability, permeability is 4.8*10

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料及其制备方法
本专利技术涉及无机材料领域，特别涉及一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料及其制备方法。
技术介绍
煤炭自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一。近年来，随着综采放顶煤技术的大力推广和应用，煤矿生产效率大幅度提高，但这种采煤方法冒落高度大、漏风严重，使得矿井煤炭自然发火更加频繁。矿井开采中煤自燃主要发生在存在漏风通道的采空区、开切眼、停采线、地质构造带、巷道顶部的高冒区等地点。为了有效防止煤炭自燃，对井下漏风地点井下封堵，减少或杜绝漏风，阻止煤炭与氧气接触十分关键。目前，治理漏风的方法主要有灌浆、凝胶、泡沫树脂、膨胀水泥等。这些方法对保障煤矿安全生产起到了重要作用，但都还存在一些不足：如灌浆，浆液在采空区只沿着地势低的地方流动、不能封堵裂隙、不能向高处堆积，且易形成“拉沟”现象；注凝胶，流量小，成本高、扩散范围有限；注泡沫树脂，虽然能固化封堵，但抗压强度低，且高温条件下容易燃烧；注膨胀水泥，凝结时间长，且凝结后容易产生细小裂隙。现有技术中国专利CN103396075A中针对已有煤矿井下堵漏风技术存在的不足，公开了一种用于煤矿井下堵漏风的阻燃膏体材料，组分中包括水100份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2～0.4份，羟乙基甲基纤维素1～1.5份，石膏1.875～2.5份，水泥7.5～10份，粉煤灰30～40份，所述阻燃膏体材料保水性能强、阻燃效果好、堵漏风效果佳，但其凝结固化时间不稳定，凝结固化时间较长，无法通过配比调整有效控制凝结固化时间，抗压强度也略有不足。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的凝结时间不稳定的技术问题，提供了一种凝结时间可控制在较短时间内的阻化浆体材料及其制备方法。本专利技术提供了一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份。优选的，所述煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述组分：水95～105份，粉煤灰11～12.5份，水泥42～44份，膨润土0.9～1.1份，纤维素0.2～0.3份，石膏35～40份，氧化钙24～30份，二氧化硅7份。优选的，所述水泥为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥或无熟料类水泥。优选的，所述硅酸盐水泥包括粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。优选的，所述膨润土为钠基膨润土和/或钙基膨润土。优选的，所述纤维素为羟乙基甲基纤维素和/或甲基纤维素。本专利技术还提供了一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料的制备方法，包括以下步骤：将粉煤灰、水泥、膨润土、纤维素、石膏、氧化钙、二氧化硅和水按照重量份配比混合得到阻化浆体材料。优选的，所述混合具体为：1)将粉煤灰、水泥和水混合形成混合浆液；2)将所述混合浆液和膨润土、纤维素混合得到稠化浆液；3)将所述稠化浆液和石膏、氧化钙、氧化硅混合。优选的，所述步骤1)～步骤3)中的混合在搅拌条件下进行的，搅拌的转速为2000±100r/min。优选的，所述步骤1)～步骤3)中搅拌时间独立为1～5min。本专利技术提供了一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份。本专利技术中水泥能够促进粉煤灰的水化反应，作为激活剂使得粉煤灰快速固化，同时所述氧化钙、二氧化硅和石膏形成了凝结体系，实现在室温条件下30min～40min浆液的凝固时间可调控。膨润土和纤维素前期能减少粉煤灰和水泥混合浆液中的自由水，有助于混合浆液在煤岩裂隙中渗流扩散，后期凝固后能够增加阻化浆体的韧性和强度。实验结果表明，本专利技术提供的阻化浆体材料凝结时间在30～40min内精确可调，具有良好的阻热效果，导热系数为0.045w(m·k)，渗透率低，渗透率为4.8*10-3～7.4*10-3MD，沁水率为5.6％～6.8％，1d抗压强度高达3.99MPa，将其注入到需要封堵漏风的地点1天后没有漏风现象的产生。本专利技术提供的制备上述阻化浆体材料的方法工艺简单，能耗低，成本低。具体实施方式本专利技术提供了一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份。本专利技术提供的阻化浆体材料对于原料的来源没有特殊要求，采用市售商品即可。本专利技术提供的阻化浆体材料包括水90～110重量份，优选为95～105份，更优选为100份；在本专利技术中对于水的类型没有特殊要求，在本专利技术中优选为淡水。在本专利技术中，所述水使水泥水化反应充分进行，使各种水泥添加剂有效的溶于水泥浆体中，并发挥作用。本专利技术提供的阻化浆体材料包括粉煤灰10～14重量份，优选为11～12.5份，更优选为12份；在本专利技术中，所述粉煤灰粒度为1～300μm，较小粒度粉煤灰能够替代部分水泥的作用，减少水泥用量，降低生产成本，在本专利技术中粉煤灰粒度优选为10～100μm，更优选为20～50μm。本专利技术提供的阻化浆体材料包括水泥40～45重量份，优选为42～44份，更优选为43份；在本专利技术中，所述水泥优选为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥或无熟料类水泥；在本专利技术中，所述硅酸盐水泥优选为包括粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。在本专利技术中，水泥能够促进粉煤灰的水化反应，作为激活剂使得粉煤灰快速固化。而且粉煤灰和水泥能够形成混合浆液，增强水泥的性能，进而提高阻化浆体材料的抗压强度。本专利技术提供的阻化浆体材料包括膨润土0.8～1.2重量份，优选为0.9～1.1份，更优选为1.0份；在本专利技术中所述膨润土优选为钠基膨润土和/或钙基膨润土。本专利技术提供的阻化浆体材料包括纤维素0.1～0.4重量份，优选为0.2～0.3份；在本专利技术中所述的纤维素优选为羟乙基甲基纤维素和/或甲基纤维素。在本专利技术中，膨润土和纤维素的结合能够形成稠化溶液，减少粉煤灰和水泥混合浆液中的自由水，提高浆体的流动渗透性，有助于浆体在煤岩裂隙中渗流扩散，同时还能够降低滤失率，在后期浆体凝固后能够增加阻化浆体的韧性和强度。本专利技术提供的阻化浆体材料包括石膏31～44重量份，优选为35～40份，更优选为38份；本专利技术中的石膏通过吸附作用，使其本身吸附于水泥水化产物的表面，阻碍水与水泥的接触以及水化进一步发生，产生缓凝的效果，进而实现凝结时间的稳定可控性。本专利技术提供的阻化浆体材料包括氧化钙19～31重量份，优选为24～30份，更优选为25份；在本专利技术中，氧化钙与水生产氢氧化钙，氢氧化钙、石膏与铝酸三钙反应生产钙矾石，该物质能够快速搭接，使得浆体快速凝结固化。本专利技术提供的阻化浆体材料包括二氧化硅6～8重量份，优选为7份；在本专利技术中，由于浆体组分中含有氧化钙，氧化钙会与水反应会放出大量热，导致浆体体积膨胀进而产生裂缝，本专利技术中二氧化硅会与氢氧化钙反应生成硅酸钙附着在氧化钙表面，使其反应速度变慢，减缓裂隙出现，起到对氧化钙的互补作用，充填生产的裂隙，使得阻化浆体不产生裂隙。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下堵漏风的阻化浆体材料，包括下述重量份的组分：水90～110份，粉煤灰10～14份，水泥40～45份，膨润土0.8～1.2份，纤维素0.1～0.4份，石膏31～44份，氧化钙19～31份，二氧化硅6～8份。2.根据权利要求1所述的阻化浆体材料，其特征在于，包括下述重量份的组分：水95～105份，粉煤灰11～12.5份，水泥42～44份，膨润土0.9～1.1份，纤维素0.2～0.3份，石膏35～40份，氧化钙24～30份，二氧化硅7份。3.根据权利要求1或2所述的阻化浆体材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥或无熟料类水泥。4.根据权利要求3所述的阻化浆体材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥包括粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的阻化浆体材料，其特征在于，所述膨润土为钠基膨润土和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷林，石必明，王娟，张美齐，吴攀，伍清，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34