一种用于瓦斯抽放孔的封孔材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于瓦斯抽放孔的封孔材料及制备方法，属于煤炭开采领域

【技术实现步骤摘要】
一种用于瓦斯抽放孔的封孔材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及煤炭开采领域，特别涉及一种用于瓦斯抽放孔的封孔材料及制备方法
。

技术介绍

[0002]目前，瓦斯治理一直是影响施工安全及煤矿生产的主要因素
。
随着煤炭开采深度日益加深，瓦斯问题逐渐变得更加严重，因此瓦斯治理措施也层出不穷
。
在众多的瓦斯治理措施中，煤层瓦斯抽采工作一直发挥着重要的作用，被普遍承认是煤矿瓦斯治理的基础措施，在实际生产中也得到了推广和应用
。
[0003]但是发展至今，瓦斯封孔质量依然很难满足煤矿企业的需要
。
在封孔材料选择时，若选用铝酸盐水泥熟料，则封孔后内部容易发生微裂纹，造成封孔失效
。
若选用硅酸盐水泥熟料，则封孔固结后容易发生收缩，致使封孔气密性变差，而且硅酸盐水泥材料的凝固时间普遍在5‑
6h
，且不具备早期强度，至少
24h
之后才能凝固测试强度
。
另外，传统水泥封孔由于凝结时间长，注浆完成
24
‑
36
小时后水泥才能够完全凝固，然后才可以在井下进行连管抽放；由于凝固时间长，注浆过程中便容易发生漏浆现象无法实现封孔堵漏
。
粘土封孔的主要不足是封孔长度短，粘土遇水易发生软化，密封效果差
。
聚氨酯封孔由于膨胀体积较大，膨胀后形成大量的小腔体，同时腔体之间相互贯通，致使密封后气密性差，另外聚氨酯属于高分子化学材料，有剧毒腐蚀性，对人体皮肤等容易造成巨大伤害，价格昂贵，且密封周期短，1～2月后抽采负压便会减小，抽采瓦斯浓度衰减快，甚至后期瓦斯抽采浓度不足3％
。
[0004]综合上述，由于以上封孔材料存在的弊端较严重，为了更好地完成煤矿瓦斯治理工作，高抽采浓度
、
高效率的完成瓦斯抽采，亟需设计一种具有优异膨胀性能
、
气密性，高强低成本且无毒无害的新型瓦斯封孔材料
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种用于瓦斯抽放孔的封孔材料及制备方法，以解决
技术介绍
中记载的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术技术方案之一：提供一种用于瓦斯抽放孔的新型封孔材料，原料按质量份数计，包括：
[0008]胶凝组分
100
份
、
胶凝外加剂
1.6
‑
4.5
份
、
激发组分
100
份和激发外加剂
2.06
‑
2.10
份；
[0009]所述激发组分由
75
‑
85
质量份的石膏类组分和
15
‑
25
质量份的氧化钙类组分组成；
[0010]所述胶凝外加剂和激发外加剂中均含有发泡剂
。
[0011]优选地，所述胶凝组分为硫铝酸盐水泥熟料；所述石膏类组分为脱硫石膏；所述氧化钙类组分为生石灰
。
[0012]本专利技术所用的硫铝酸盐水泥熟料的主要成分为
C4A3S、C2S
和
C4AF
，是一种性能良好
的水硬性胶凝材料
。
[0013]本专利技术更优选的石膏类组分为脱硫建筑石膏
(Ca[SO4]·
2H2O)
，且为生石膏；经过
XRF
成分分析，相比于常规石膏组分，脱硫建筑石膏的成分符合试验要求，具有更优异的水化反应性能
。
[0014]优选地，所述胶凝外加剂按质量份数计，为：减水剂
0.3
‑
0.8
份
、
缓凝剂
0.3
‑
1.0
份
、
速凝剂
0.5
‑
1.2
份和悬浮剂
0.5
‑
1.5
份
。
[0015]更优选地，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠，所述速凝剂为铝酸钠
。
本专利技术中添加的缓凝剂和速凝剂能够很好的促进水化反应进行
。
[0016]优选地，所述激发外加剂按质量份数计，为：复合外加剂
2.0
份和发泡剂
0.06
‑
0.10
份
。
[0017]更优选地，所述发泡剂为铝粉或双氧水，所述复合外加剂由质量比
2:1
的减水剂和增稠剂组成
。
[0018]本专利技术选用的发泡剂在碱性环境下能够反应生成气体
。
[0019]本专利技术技术方案之二：提供一种根据上述用于瓦斯抽放孔的新型封孔材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020](1)
按比例将胶凝组分和胶凝外加剂混合作为
A
组分，将激发组分和激发外加剂混合作为
B
组分；
[0021](2)
分别在
A、B
两组分中加水，得到预混料
A
和预混料
B
；
[0022](3)
将预混料
A
和预混料
B
混合，即制成所述封孔材料
。
[0023]优选地，步骤
(2)
中：所述
A
组分的加水量为
A
组分质量的
1.2
‑
1.5
倍，所述
B
组分的加水量为
B
组分质量的
1.2
‑
1.5
倍
。
[0024]本专利技术技术方案之三：提供一种上述封孔材料在煤矿瓦斯封孔中的应用
。
[0025]本专利技术所用原料的颗粒度很小，粒径
D50
可细至
1um
以下，达到次纳米级，大粒径
D
max
不超过
18um
，增强了浆液的渗透性能，使浆液能更好的渗入到孔内裂隙中，防止了钻孔裂隙的进一步增长
。
[0026]本专利技术的有益技术效果如下：
[0027]本专利技术制备的封孔材料具有优异的双阶段膨胀性能；选用的发泡剂在碱性环境下能够反应生成气体，能使浆液在初凝之前
(
～
5min)
就发生第一次膨胀，且膨胀率在2‑3％之间；待初凝之后
(
～
14min)
，硫铝酸盐水泥熟料在石膏
、
生石灰的作用下，能够生成网状结构的钙矾石，使浆液体积再一次膨胀，膨胀率达到2％
‑4％
。
双阶段膨胀弥补了材料收缩造成的漏气现象，减少了漏气通道，使封孔材料能够进一步增强对钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于瓦斯抽放孔的新型封孔材料，其特征在于，原料按质量份数计，包括：胶凝组分
100
份
、
胶凝外加剂
1.6
‑
4.5
份
、
激发组分
100
份和激发外加剂
2.06
‑
2.10
份；所述激发组分由
75
‑
85
质量份的石膏类组分和
15
‑
25
质量份的氧化钙类组分组成
。2.
根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述胶凝组分为硫铝酸盐水泥熟料；所述石膏类组分为脱硫石膏；所述氧化钙类组分为生石灰
。3.
根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述胶凝外加剂按质量份数计，为：减水剂
0.3
‑
0.8
份
、
缓凝剂
0.3
‑
1.0
份
、
速凝剂
0.5
‑
1.2
份和悬浮剂
0.5
‑
1.5
份
。4.
根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述激发外加剂按质量份数计，为：复合外加剂
2.0
份和发泡剂

【专利技术属性】
技术研发人员：洪紫杰，李振华，贾丽杰，杜锋，曹正正，徐平，陈顺，陈岩，许磊，龚健，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：