一种矿用柔性封孔注浆材料的制作方法

文档序号:17081594发布日期:2019-03-09 00:20阅读:708来源:国知局

本发明涉及一种注浆材料,尤其涉及一种矿用柔性封孔注浆材料,属于煤矿瓦斯抽采钻孔封孔及注浆技术领域。



背景技术:

煤矿瓦斯抽采钻孔是为解决巷道掘进及采面回采瓦斯异常涌出,实现对煤体瓦斯进行集中抽采并加以利用。但由于钻孔施工后,封孔及注浆质量差,钻孔封孔段出现漏气,空气通过钻孔周边裂隙进入钻孔,钻孔抽采浓度低,抽采效果差,影响矿井的安全生产的同时,大大制约了工作面的产量。

目前“两堵一注-带压注浆”的封孔工艺中,常用的注浆材料为水泥砂浆、高水材料及速凝封孔材料。水泥砂浆注浆凝固时间长,凝固硬化后容易收缩,不能完全将钻孔封孔段及周边裂隙充满,出现漏风通道,达不到高效抽采的目的;高水材料注浆,注浆后呈液体状态分布在钻孔封孔段及周边裂隙,能满足一般负压高效抽采,但使用高负压抽采后,液体随负压向孔内流动,钻孔封孔段出现空隙,最终钻孔漏气;速凝封孔材料虽能快速凝固封孔,但遇到巷道压力大的钻孔时,钻孔封孔段封孔材料仍被压裂,形成裂缝,导致钻孔漏气,达不到钻孔高效抽采。市场上,虽有部分注浆材料达到要求,但价格昂贵,一般矿井无法承受。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是:提供一种配料取材方便,使用工艺简单,浆体粘度小、流动性强、凝固时间适中,凝固后不收缩,能有效避免封孔段被压裂,对钻孔的封堵效果较高的一种钻孔注浆材料,有效的解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案是:一种矿用柔性封孔注浆材料,其特征在于:它包含有硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂和减水剂,其质量百分比为:硅酸盐水泥45~55%、石膏5~10%、粉煤灰30~40%、速凝剂2~3%、膨胀剂7~10%。各组分总量和为100%。材料与水混合后,粘度小、流动性强、凝固时间适中,浆体能够有效进入钻孔周围煤岩体裂隙中,对钻孔的封堵效果较高;材料实验过程中会产生一定的微膨胀,不缩水,使用后能有效封堵钻孔封孔段;材料取材方便,价格便宜,一般矿井更容易接受。

所述注浆材料的制备方法为:将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合,并搅拌均匀后,装袋存放在防潮、防晒处即可。

所述硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥,一般乡镇均能获取,取材极为方便。

所述石膏为一种化学成分为硫酸钙的水合物。

所述粉煤灰为i级粉煤灰、ⅱ级粉煤灰中的一种或两种的混合物。是燃煤电厂产生的固体废物,具有丰富的孔隙结构和良好的吸附性能单斜晶系矿物。

所述速凝剂为mnc-q1无碱型混凝土液体速凝剂。所述速凝剂掺用量仅占封孔注浆材料用量2%~3%,能使水料浆体在5min内初凝,10min内终凝,以达到一定时间内凝固的目的。

所述膨胀剂为gh-uea混凝土速凝剂。所述膨胀剂是一种可以通过理化反应引起体积膨胀的材料,能保证注浆材料固化后不收缩。

所述注浆材料与水按重量1:1的比例混合后,混合料的ph值为7.5~9.0,属于弱碱性浆体。

所述注浆材料的使用方法为:将柔性封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合,并搅拌均匀,制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

本发明的有益效果是:本发明的注浆材料,首先提供的是一种配料取材方便,使用工艺简单,浆体粘度小、流动性强、凝固时间适中,凝固后不收缩,且浆块致密,能有效避免封孔段浆体凝固后被压裂,对钻孔的封堵效果较高的一种钻孔注浆材料。

其次就是该注浆材料价格便宜,按照平均50kg/孔使用量计算,成本价不足100元,较市场上购买的注浆材料大约能省1/2左右的成本,大大降低了矿井在瓦斯治理方面的投入,取得了显著的使用效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将该发明的使用方法作进一步的详细描述。

一种矿用柔性封孔注浆材料,其特征在于:它包含有硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂和减水剂,其质量百分比为:硅酸盐水泥45~55%、石膏5~10%、粉煤灰30~40%、速凝剂2~3%、膨胀剂7~10%。各组分总量和为100%。材料与水混合后,粘度小、流动性强、凝固时间适中,浆体能够有效进入钻孔周围煤岩体裂隙中,对钻孔的封堵效果较高;材料实验过程中会产生一定的微膨胀,不缩水,使用后能有效封堵钻孔封孔段;材料取材方便,价格便宜,一般矿井更容易接受。

进一步的,注浆材料的制备方法为:将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合,并搅拌均匀后,装袋存放在防潮、防晒处即可。

进一步的,硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥,一般乡镇均能获取,取材极为方便。

进一步的,石膏为一种化学成分为硫酸钙的水合物。

进一步的,粉煤灰为i级粉煤灰、ⅱ级粉煤灰中的一种或两种的混合物。是燃煤电厂产生的固体废物,具有丰富的孔隙结构和良好的吸附性能单斜晶系矿物。

进一步的,速凝剂为mnc-q1无碱型混凝土液体速凝剂。所述速凝剂掺用量仅占封孔注浆材料用量2%~3%,能使水料浆体在5min内初凝,10min内终凝,以达到一定时间内凝固的目的。

进一步的,膨胀剂为gh-uea混凝土速凝剂。所述膨胀剂是一种可以通过理化反应引起体积膨胀的材料,能保证注浆材料固化后不收缩。

进一步的,注浆材料与水按重量1:1的比例混合后,混合料的ph值为7.5~9.0,属于弱碱性浆体。

进一步的,注浆材料的使用方法为:将柔性封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合,并搅拌均匀,制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

实施例1:配置50kg的柔性封孔注浆材料,其比例为硅酸盐水泥55%、石膏5%、粉煤灰30%、速凝剂2%、膨胀剂8%。

具体制备方法为:将硅酸盐水泥、石膏、粉煤灰、速凝剂、膨胀剂按比例混合,并搅拌均匀后,装袋存放在防潮、防晒处即可。

具体使用方法为:将封孔注浆材料与水按重量比1:1的比例混合,并搅拌均匀,制成浆体后即可使用注浆泵向钻孔封孔段及裂隙内注浆。

实施例2:配置50kg的柔性封孔注浆材料,其比例为硅酸盐水泥45%、石膏10%、粉煤灰35%、速凝剂3%、膨胀剂7%。

具体制备方法同上。

具体使用方法同上。

实施例3:配置50kg的柔性封孔注浆材料,其比例为硅酸盐水泥50%、石膏7%、粉煤灰30%、速凝剂3%、膨胀剂10%。

具体制备方法同上。

具体使用方法同上。

通过上述三个实例所述的柔性封孔注浆材料的性能进行了测试,测试所得结果如下:

实施例1:凝固时间:36min,膨胀率:1.3%,致密性能:致密

实施例2:凝固时间:33min,膨胀率:1.2%,致密性能:致密

实施例3:凝固时间:34min,膨胀率:1.5%,致密性能:致密

从上述实验测试中可以看出,上述三种实施例都能产生较好的的膨胀率,保证了材料浆块不收缩,凝固时间适中,浆块性能致密,能有效跟钻孔孔壁无缝结合,适合矿井钻孔封孔注浆要求。

通过一个月的井下现场注浆后观察,使用该封孔注浆材料注浆的52个钻孔,单孔瓦斯浓度最低为35%,最高为84%,瓦斯浓度在50%以上的钻孔占所有钻孔的76%;使用水泥砂浆注浆的38个钻孔,单孔瓦斯浓度最低为14%,最高为80%,瓦斯浓度在50%以上的钻孔占所有钻孔的40%。由此可见,本发明材料封孔效果较之前使用水泥砂浆注浆的钻孔有显著的提升,取得了很好的使用效果。

本发明未详述之处,均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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