反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料制造技术

本发明专利技术公开反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN‑500聚醚多元醇、DL‑400聚醚多元醇、DL‑1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、催化剂和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。在反井钻机扩孔施工的过程中，待目标破碎地层扩孔完毕，停止扩孔钻进；将A料和B料通过不同的流体通道输入至位于破碎地层的井筒中的喷嘴处进行混合，然后喷洒在破碎地层井壁围岩面，A料和B料迅速反应而固化，进而形成支护体而改善井壁围岩条件，起到止水与封闭围岩的作用；从而避免采用地面预注浆加固而延长工期。

Temporary support material for broken stratum in hole enlarging construction of reverse boring machine

The invention discloses temporary support material for broken stratum in reaming operation of reverse well drilling rig, which is composed of A material and B material stored independently each other; A material is composed of MN_500 polyether polyol, DL_400 polyether polyol, DL_1000D polyether polyol, diisopropylnaphthalene, catalyst and ultraviolet absorbent; B material is composed of 44V20L isocyanate, modified isocyanide. Esters, two isopropyl naphthalene and carbon black. During the reaming operation of reverse drilling rig, the reaming drilling is stopped until the reaming of the target fractured formation is completed; the mixture of A and B materials is injected into the nozzle of the well bore located in the fractured formation through different fluid channels, and then sprayed on the wall rock surface of the fractured formation, and the A and B materials react and solidify rapidly, and then form. The supporting body can improve the surrounding rock condition of shaft lining, and play the role of water stopping and sealing the surrounding rock, thus avoiding the use of ground pre-grouting reinforcement and prolonging the construction period.

【技术实现步骤摘要】
反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料
本专利技术涉及反井钻机扩孔施工
具体地说是反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料。
技术介绍
反井钻井施工工艺是利用反井钻机从上向下钻进一条小直径的导孔，利用洗井介质通过正循环将岩屑排出，待导孔与下水平巷道贯通后，再在下水平巷道内卸下导孔钻头，安装大直径的扩孔钻头，从下向上扩孔形成设计直径的井筒。在扩孔过程中，破碎的岩渣从工作面脱离，靠自重从扩孔后的井筒内掉落至下水平面。导井施工完成后，竖井井壁围岩的原岩应力状态即开始受到破坏。尤其从扩孔开石到扩孔结束钻机拆除，大直径扩孔后的井帮大面积长时间暴露，风化、涌水淋水、地层变化、地应力作用、岩石强度降低等都能造成井帮变形或坍塌。而反井钻井扩孔钻进过程中，破碎岩渣下落，无法在井筒内对井帮进行支护，增加了反井钻井事故发生的风险，对于水电及其他坚硬稳定岩石地层，在深度不大的情况下，可以一次扩孔成设计直径井筒，但对于矿山工程，特别是裂隙发育的破碎岩层或煤矿软弱的沉积岩层，井帮事故经常发生，对后期永久支护不利。这些问题限制了反井钻井法凿井的适用性。目前竖井开凿遇破碎或不稳定地层时主要采用工作面预注浆超前支护形式，而反井扩孔施工时岩渣从工作面破碎从井筒内掉至下水平，人员无法进入破岩工作面进行超前支护，只能采用地面预注浆加固，工期长，经济成本大，大大削弱了反井法施工工艺优势。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，使得能够在扩孔施工过程中通过喷洒在破碎地层的井壁上而起到临时支护作用，从而避免采用地面预注浆加固而延长工期。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN-500聚醚多元醇、DL-400聚醚多元醇、DL-1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、催化剂和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，A料中各组分配比如下：MN-500聚醚多元醇75-85重量份、DL-400聚醚多元醇8-13重量份、DL-1000D聚醚多元醇5-15重量份、二异丙基萘2-6重量份、催化剂0.1-0.5重量份和紫外吸收剂0.5-1.5重量份。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，B料中各组分配比如下：44V20L异氰酸酯60-75重量份、改性异氰酸酯26-33重量份、二异丙基萘3-8重量份和炭黑0.01-0.05重量份。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，改性异氰酸酯为氨酯改性异氰酸酯和缩二脲改性异氰酸酯中的一种或两种。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，氨酯改性异氰酸酯为氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯，其制备方法如下：将二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烯二酸和季戊四醇按照固液比为1-1.5g/mL加入到乙醇中，在搅拌的条件下加入硫酸溶液至混合物中硫酸的浓度为0.5-1mol/L，加热至70-75℃，反应2-5小时，反应结束冷却至室温，即得氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烯二酸和季戊四醇的物质的量之比为10:0.5-1:0.5-1。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，缩二脲改性异氰酸酯的制备方法如下：将赖氨酸二异氰酸酯和三乙胺按照物质的量之比为1:1-1.5混合，加热至100-150℃，反应4-8小时，冷却至室温即得改性赖氨酸二异氰酸酯缩二脲。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，催化剂由主催化剂和辅催化剂组成，主催化剂和辅催化剂的质量之比为1～5：0.1～0.6，主催化剂为异辛酸铋和氨三乙酸铋中的一种或两种，辅催化剂为异辛酸镧和异辛酸锰中的一种或两种。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，将A料各组分按照配方投入搅拌釜中，800r/min以上搅拌20-30min，出锅后分装；将B料各组分按照配方投入搅拌釜中，800r/min搅拌至炭黑均匀分散，出锅后分装。上述反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，A料和B料的体积之比为1:0.9-1.1。本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：在反井钻机扩孔施工的过程中，待目标破碎地层扩孔完毕，停止扩孔钻进；将A料和B料通过不同的流体通道输入至位于破碎地层的井筒中的喷嘴处进行混合，然后喷洒在破碎地层井壁围岩面，A料和B料迅速反应而固化，进而形成支护体而改善井壁围岩条件，起到止水与封闭围岩的作用；从而避免采用地面预注浆加固而延长工期。具体实施方式实施例1本实施例反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN-500聚醚多元醇、DL-400聚醚多元醇、DL-1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、催化剂和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。A料中各组分配比如下：MN-500聚醚多元醇83千克、DL-400聚醚多元醇9千克、DL-1000D聚醚多元醇9千克、二异丙基萘3千克、催化剂0.3千克和紫外吸收剂0.8千克。催化剂由主催化剂和辅催化剂组成，主催化剂和辅催化剂的质量之比为1：0.5，主催化剂为氨三乙酸铋，辅催化剂为异辛酸镧和异辛酸锰按照质量比1:1组成的混合物。B料中各组分配比如下：44V20L异氰酸酯72千克、改性异氰酸酯33千克、二异丙基萘6千克和炭黑0.04千克。改性异氰酸酯由氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯和改性赖氨酸二异氰酸酯缩二脲按照质量比1:2组成。氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：将二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烯二酸和季戊四醇按照固液比为1g/mL加入到乙醇中，在搅拌的条件下加入硫酸溶液至混合物中硫酸的浓度为0.5mol/L，加热至70℃，反应5小时，反应结束冷却至室温，即得氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯；二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烯二酸和季戊四醇的物质的量之比为10:0.5:0.8。缩二脲改性异氰酸酯的制备方法如下：将赖氨酸二异氰酸酯和三乙胺按照物质的量之比为1:1.2混合，加热至120℃，反应6小时，冷却至室温即得改性赖氨酸二异氰酸酯缩二脲。将A料各组分按照配方投入搅拌釜中，800r/min以上搅拌20-30min，出锅后分装；将B料各组分按照配方投入搅拌釜中，800r/min搅拌至炭黑均匀分散，出锅后分装。在目标破碎地层扩孔施工完毕，将A料和B料按照体积比为1:1输入到喷嘴处进行混合，然后喷洒在破碎地层井壁围岩面，与井壁表面破碎岩层可以形成8-10cm厚的固结体，固结体单轴抗压强度可达69MPa；根据GB/T2567-2008对本实施例中A料和B料形成的浇铸体进行拉伸性能测试，拉伸强度为1.2MPa，断裂伸长率为83％。实施例2本实施例反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN-500聚醚多元醇、DL-400聚醚多元醇、DL-1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、异辛酸铋和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。A料中各组分配比如下：MN-500聚醚多元醇80千克、DL-400聚醚多元醇10千克、DL-1000D聚醚多元醇10千克、二异丙基萘4千克、异辛酸铋0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN‑500聚醚多元醇、DL‑400聚醚多元醇、DL‑1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、催化剂和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。

【技术特征摘要】
1.反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，由相互独立存放的A料和B料组成；A料由MN-500聚醚多元醇、DL-400聚醚多元醇、DL-1000D聚醚多元醇、二异丙基萘、催化剂和紫外吸收剂组成；B料由44V20L异氰酸酯、改性异氰酸酯、二异丙基萘和炭黑组成。2.根据权利要求1所述的反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，A料中各组分配比如下：MN-500聚醚多元醇75-85重量份、DL-400聚醚多元醇8-13重量份、DL-1000D聚醚多元醇5-15重量份、二异丙基萘2-6重量份、催化剂0.1-0.5重量份和紫外吸收剂0.5-1.5重量份。3.根据权利要求2所述的反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，B料中各组分配比如下：44V20L异氰酸酯60-75重量份、改性异氰酸酯26-33重量份、二异丙基萘3-8重量份和炭黑0.01-0.05重量份。4.根据权利要求3所述的反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，改性异氰酸酯为氨酯改性异氰酸酯和缩二脲改性异氰酸酯中的一种或两种。5.根据权利要求4所述的反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料，其特征在于，氨酯改性异氰酸酯为氨酯改性二苯基甲烷二异氰酸酯，其制备方法如下：将二苯基甲烷二异氰酸酯、丁烯二酸和季戊四醇按照固液比为1-1.5g/mL加入到乙醇中，在搅拌的条件下加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：程守业，周明，荆国业，刘志强，姜浩亮，李俊峰，
申请(专利权)人：北京中煤矿山工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11