一种早强型矿用密封材料的制作方法

1.本发明涉及密封材料技术领域，特别涉及一种早强型矿用密封材料。


背景技术：

2.煤炭是我国主要的能源，然而在开采的过程中常常伴随着各种灾害事故的发生，瓦斯突出是最突出的问题，严重制约着煤矿的安全开采。钻孔抽采是煤矿瓦斯治理的基础手段，这种技术打好钻孔后需要对钻孔进行密封，封孔材料的封孔效果尤为重要，严重影响瓦斯抽放效果。
3.目前煤层瓦斯压力的测定、抽采钻孔的直接封孔技术有采用有机材料或无机材料进行封堵，包括粘土人工封堵、机械注水砂浆封孔、发泡聚合材料封孔。其中粘土封孔方法封孔长度较短，且黄泥遇水会变软，强度无法达到封孔的要求；机械注水砂浆封孔水泥凝结速度较慢、体积自收缩大、析水现象严重，且煤矿环境复杂，开采深度日益加深，水泥基封孔材料会因井下高温、高湿、高腐蚀性的环境而导致早期强度远不能达到煤层增透与瓦斯抽采所需的要求。
4.中国专利，cn107118560a公开了《一种煤矿用密封填充材料的制备方法》，将有机硅树脂与炭黑进行处理，与硅酸钠、偏高岭土等进行球磨，与助剂进行搅拌得到高膨胀倍数、凝结时间短的密封材料，且阻燃性能好，具有良好的应用效果，但早期强度不够大，7d抗压强度达到8.4mpa,无法满足矿井密封所需的强度。中国专利，cn107011881a公开了《一种矿用煤屑基封孔注浆材料及制备封孔工艺》，将煤屑与脲醛树脂、乙二酸、硅粉、羟丙基甲基纤维素、偶联剂、碳酸钙等物质进行混合，产品凝结时间短，成本低，提高了钻孔稳定性，提高了资源回收率，脲醛树脂等有机物含有毒性，对操作人员身体健康有伤害，且对环境有害。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种早强型矿用密封材料，可以在极短的时间内达到较高的抗压强度，提高封孔质量。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种早强型矿用密封材料，包括如下重量份计的各组分：纳米类早强组分0.2-0.4份、有机物早强组分0-0.6份、减水组分0.05-0.15份、水40-45份、水泥100份。
7.优选的，所述纳米类早强组分为纳米sic。
8.优选的，所述有机物早强组分为聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
9.优选的，所述减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、萘磺酸系、聚羧酸系和三聚氰胺聚减水剂中的一种或多种。
10.一种早强型矿用密封材料的制备方法，方法步骤如下：
11.s1：将有机物早强组分与水在室温下匀速搅拌5-15min，使其完全溶解；
12.s2：将纳米sic加入有机物早强组分水溶液匀速搅拌15min；
13.s3：将余下的水与水泥进行预搅拌2-3min；
14.s4：将s2的产物加入s3的产物中，匀速搅拌5-6min。
15.进一步的，所述s1、s2、s3和s4的搅拌速度均为150-200r/min。
16.本发明具有以下技术效果：
17.1.本发明提出的一种早强型矿用密封材料，早强效果突出，1天抗压强度高达15.441mpa，3天抗压强度高达26.091mpa，凝结时间小于500min，较好地满足在提高封孔材料早期强度的情况不影响其工作性能的要求，具有良好的泵送性能，凝结时间短，并且可以在井下现场配制应用，方便快捷，完全满足矿井瓦斯抽采和深孔爆破的使用要求。
18.2.早期强度的提升有利于提高封孔材料对钻孔的支护效果，同时材料的所有组成材料都来源于市售材料，来源广泛，价格低廉，环保无污染。
附图说明
19.无附图
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
22.实施例1
23.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.2份、有机物早强组分0份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
24.纳米类早强组分为纳米sic。
25.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
26.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
27.s1：将减水剂与水在室温下匀速搅拌3min，使其完全溶解，搅拌速度为150r/min；
28.s2：将余下的水与水泥进行预搅拌2min，搅拌速度为150r/min；
29.s3：将s1溶解后的减水剂、纳米早强剂依次加入s2中，匀速搅拌5min，即得。
30.实施例2
31.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.3份、有机物早强组分0份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
32.纳米类早强组分为纳米sic
33.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
34.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
35.s1：将减水剂与水在室温下匀速搅拌3min，使其完全溶解，搅拌速度为150r/min；
36.s2：将余下的水与水泥进行预搅拌2min，搅拌速度为150r/min；
37.s3：将s1溶解后的减水剂、纳米早强剂依次加入s2中，匀速搅拌5min，即得。
38.实施例3
39.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.4份、有机物早强组分0份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
40.纳米类早强组分为纳米sic。
41.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
42.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
43.s1：将减水剂与水在室温下匀速搅拌3min，使其完全溶解，搅拌速度为150r/min；
44.s2：将余下的水与水泥进行预搅拌2min，搅拌速度为150r/min；
45.s3：将s1溶解后的减水剂、纳米早强剂依次加入s2中，匀速搅拌5min，即得。
46.实施例4
47.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.3份、有机物早强组分0.2份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
48.纳米类早强组分为纳米sic。
49.有机物早强组分为聚乙烯醇。
50.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
51.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
52.s1：将聚乙烯醇与水在室温下匀速搅拌5-15min，使其完全溶解；
53.s2：将纳米sic加入聚乙烯醇水溶液匀速搅拌15min；
54.s3：将余下的水与水泥进行预搅拌2-3min；
55.s4：将s2加入s3中，匀速搅拌5-6min，即得。
56.实施例5
57.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.3份、有机物早强组分0.4份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
58.纳米类早强组分为纳米sic。
59.有机物早强组分为聚乙烯吡咯烷酮。
60.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
61.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
62.s1：将聚乙烯醇与水在室温下匀速搅拌5-15min，使其完全溶解；
63.s2：将纳米sic加入聚乙烯醇水溶液匀速搅拌15min；
64.s3：将余下的水与水泥进行预搅拌2-3min；
65.s4：将s2加入s3中，匀速搅拌5-6min，即得。
66.实施例6
67.一种早强型矿用密封材料，包括如下重量的各组份：纳米类早强组分0.3份、有机物早强组分0.6份、减水组分0.15份、水40份、水泥100份。
68.纳米类早强组分为纳米sic。
69.有机物早强组分为聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮混合物。
70.减水组分为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚羧酸系减水剂。
71.一种早强型矿用密封材料的制备方法：
72.s1：将聚乙烯醇与水在室温下匀速搅拌5-15min，使其完全溶解；
73.s2：将纳米sic加入聚乙烯醇水溶液匀速搅拌15min；
74.s3：将余下的水与水泥进行预搅拌2-3min；
75.s4：将s2加入s3中，匀速搅拌5-6min，即得。
76.产品性能试验
77.基准组不加入纳米早强组分和有机物早强组分，其他组分同实施例；
78.将实施例1-6制得的早强型矿用密封材料和基准组进行性能检测，其中基准组中只添加0.15％2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.15％聚羧酸系减水剂，结果见表1。
79.表1试验结果
[0080][0081]
由表1可知，实施例1-6制得的密封材料的凝结时间比基准组略有缩短，能够较快凝结，且实验组的1d、3d、7d的抗压强度均有显著的提高。对比单掺纳米sic(实施例1，2，3)和掺入纳米sic/聚乙烯醇复合成分(实施例4，5，6)，发现二者发挥协同作用早强性能更优，其1d、3d、7d的抗压强度分别为15.441mpa、26.091mpa、34.273mpa，相较于同龄期基准组提升115.45％、50.33％、24.39％。
[0082]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0083]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。