一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦煤層瓦斯抽采領(lǐng)域，具體為一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯突出一直是威脅煤礦安全生產(chǎn)的一大災(zāi)害，提前對瓦斯進(jìn)行抽采是有效治理瓦斯突出的重要手段之一。目前封孔方法主要有機(jī)械封孔法、套管封孔法、粘土封孔法、水泥砂漿封孔法、聚氨酯封孔法等。其中，封孔材料的性能直接影響了封孔質(zhì)量，常用的封孔方法有毛巾套筒封孔方法和封孔袋封孔法的本質(zhì)都是一樣的，即高分子材料封孔。這類封孔方法的弊端是高分子發(fā)泡材料不能充填鉆孔周圍的原始裂隙，在高分子材料發(fā)泡膨脹的過程中，封孔段鉆孔處于開放狀態(tài)，發(fā)泡材料不能形成足夠的膨脹力，不能使發(fā)泡高分子材料擠入封孔段鉆孔周圍的裂隙，這些裂隙將成為漏氣通道(初期漏氣通道)。其次，高分子發(fā)泡材料強(qiáng)度低可壓縮量大、對鉆孔沒有足夠的支護(hù)作用，不能維護(hù)鉆孔的穩(wěn)定性。
[0003]聚氨酯等高分子材料因其價格昂貴，不適宜作為注漿的首選，普通水泥因其固有的收縮性，容易造成鉆孔漏氣等現(xiàn)象，也不能作為注漿材料。水泥基封孔注漿材料在性能和造價等方面都具有一定的優(yōu)勢，隨著“兩堵一注”的不斷推行，其價格合理、不收縮、微膨脹的特點使其成為是井下鉆孔封孔必不可少的配套材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料，該材料具有凝固時間可調(diào)，提高封孔的氣密性，提高封孔效率和安全性，降低封孔成本，簡化封孔準(zhǔn)備工作等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:
一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料，包括注漿封孔干料和水，所述的注漿封孔干料與水的重量比為1:0.8-1.2 ;所述的注漿封孔干料的物質(zhì)組成包括硅酸鹽水泥、粉煤灰、脫硫石膏、生石灰、鋁粉膏，各物質(zhì)在組成注漿封孔干料時所需的重量份為:6-10份的硅酸鹽水泥，0.5-3份的粉煤灰、0.5-3份的脫硫石膏、0.2-1份的生石灰和0.0005-0.002份的招粉膏。
[0006]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.2-1.5份的偏高嶺土。
[0007]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.05-0.15份的氯化鈉。
[0008]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.0025-0.015份的檸檬酸或0.005-0.03份的碳酸鈉。
[0009]較優(yōu)的，該注漿封孔干料由以下重量份的各物質(zhì)組成:7-9份的硅酸鹽水泥、1-2份的粉煤灰、1-2份的脫硫石膏、0.4-0.8份的生石灰、0.0008-0.0015份的鋁粉膏、0.08-0.12份的氯化鈉、0.4-1.2份的偏高嶺土和0.0025-0.015份的檸檬酸或0.005-0.03
份的碳酸鈉。
[0010]所述的注漿封孔材料呈漿液狀，該漿液的制備方法包括以下步驟:
步驟一:將6-10重量份的硅酸鹽水泥，0.5-3重量份的粉煤灰、0.5-3重量份的脫硫石膏、0.2-1重量份的生石灰和0.2-1.5重量份的偏高嶺土分別在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行機(jī)械研磨，使各組分的粒度不大于2_ ;
步驟二:將研磨后的各組分與0.0005-0.002重量份的鋁粉膏、0.05-0.15重量份的氯化鈉、和0.0025-0.015重量份的檸檬酸或0.005-0.03重量份的碳酸鈉混合并機(jī)械攪拌均勻，得到注漿封孔干料；
步驟三:將注漿封孔干料與水按照重量比1:0.8-1.2的比例充分?jǐn)嚢?5-30min，所得漿液即為用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料。
[0011]在步驟三中對注漿封孔干料與水的混合攪拌時間不得超過I個小時。
[0012]所述的硅酸鹽水泥為42.5級硅酸鹽水泥。
[0013]所述的粉煤灰指燃煤電廠在煤燃燒后的煙氣中收集到的細(xì)小粉末，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，主要組成成份如下=S12S 40-70%，CaO為l_5%，F(xiàn)e 203為2_5%，A1 203為20-40%，其余為雜質(zhì)。
[0014]所述的脫硫石膏指燃煤電廠煙氣道粉塵經(jīng)脫硫處理后的固體產(chǎn)物，主要組成成份如下說02為 3.0-6.0%, CaO 為 37-43%，MgO 為 1.0-1.5%, Na 20 為 3%_7%，F(xiàn)e203為 1.5-3.8%，SO3S 48-53%，其余為雜質(zhì)。
[0015]所述的生石灰指市售普通生石灰，其主要成分為:CaO為85%_95% ；
所述的鋁粉膏指普通市售鋁粉膏，主要由鋁粉和溶劑油組成，干燥的鋁粉進(jìn)入呼吸道易對人體產(chǎn)生影響，故將鋁粉與溶劑油混合成膏狀使用，即為鋁粉膏，常見溶劑油為200#溶劑油；
所述的氯化鈉、檸檬酸和碳酸鈉均為工業(yè)用品級；
所述的偏高嶺土是以高嶺土(Al2O3.2Si02.2H20)為原料經(jīng)脫水形成的無水硅酸鋁(Al2O3.2Si02)，偏高領(lǐng)土的分子排列不規(guī)則，呈熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)，為一種高活性礦物摻合料。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明所述的一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料，在注漿封孔干料的配方中加入的鋁粉膏中的鋁元素在堿性環(huán)境條件下能夠反應(yīng)生成氫氣，在漿液中產(chǎn)生氣泡，造成體積膨脹，補(bǔ)償水泥水化造成的體積收縮以及泌水層水分流失造成的體積損失，能夠避免封孔材料固化體積收縮出現(xiàn)縫隙造成“漏氣”現(xiàn)象。
[0017]生石灰和漿液中的水分反應(yīng)生成Ca(OH)2,反應(yīng)前后體積膨脹，能夠補(bǔ)償封孔材料初期固化產(chǎn)生的體積損失，并且生石灰能夠準(zhǔn)確調(diào)整漿液PH，確保漿液處在合適的pH值內(nèi)，保證鋁粉膏的反應(yīng)速度合適。
[0018]粉煤灰和偏高嶺土中的鋁質(zhì)組分與脫硫石膏以及生石灰中的鈣質(zhì)組分，在堿性條件下能夠緩慢生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹，能夠在封孔材料固化后無法產(chǎn)生氣體時的繼續(xù)補(bǔ)償體積收縮。
[0019]氯化鈉和偏高嶺土能夠提高材料凝固早期強(qiáng)度，能夠提高封孔材料注入封孔器后的抗壓能力，降低由于材料早期強(qiáng)度不高受擠壓變形造成裂隙的可能。
[0020]檸檬酸和碳酸鈉對封孔材料的凝結(jié)時間可以進(jìn)行調(diào)整控制，根據(jù)實際使用過程中攪拌量的大小等因素造成的操作時間的不同來調(diào)整，避免過早凝結(jié)堵塞注漿栗，同時也能避免凝結(jié)時間長降低工作效率。
[0021]注漿封孔材料因其各個組分的粒度小，能夠充分浸入并填充瓦斯抽采孔的裂隙中，達(dá)到提高風(fēng)控嚴(yán)密性的效果。注漿封孔材料的配方中使用的均為無毒的無機(jī)物，該種配比下該封孔材料具有不易燃不易爆的特點，使用安全，且注漿封孔材料成漿液狀，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠適應(yīng)現(xiàn)有注漿栗以及囊袋式封孔器。
[0022]本發(fā)明在不需要對現(xiàn)有注漿封孔系統(tǒng)進(jìn)行改造的情況下，有效利用了工業(yè)廢棄物，降低了成本，提高了封孔的氣密性，提高了封孔效率和安全性。
【具體實施方式】
[0023]結(jié)合以下具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下實施例。實施本發(fā)明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0024]—種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料，包括注漿封孔干料和水，所述的注漿封孔干料與水的重量比為1:0.8-1.2 ;所述的注漿封孔干料的物質(zhì)組成包括硅酸鹽水泥、粉煤灰、脫硫石膏、生石灰、鋁粉膏，各物質(zhì)在組成注漿封孔干料時所需的重量份為:6-10份的硅酸鹽水泥，0.5-3份的粉煤灰、0.5-3份的脫硫石膏、0.2-1份的生石灰和0.0005-0.002份的鋁粉膏。
[0025]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.2-1.5份的偏高嶺土。
[0026]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.05-0.15份的氯化鈉。
[0027]所述的注漿封孔干料中還含有重量份為0.0025-0.015份的檸檬酸或0.005-0.03份的碳酸鈉。
[0028]較優(yōu)的，該注漿封孔干料由以下重量份的各物質(zhì)組成:7-9份的硅酸鹽水泥、
1-2份的粉煤灰、1-2份的脫硫石膏、0.4-0.8份的生石灰、0.0008-0.0015份的鋁粉膏、
0.08-0.12份的氯化鈉、0.4-1.2份的偏高嶺土和0.0025-0.015份的檸檬酸或0.005-0.03
份的碳酸鈉。
[0029]所述的注漿封孔材料呈漿液狀，該漿液的制備方法包括以下步驟:
步驟一:將6-10重量份的硅酸鹽水泥，0.5-3重量份的粉煤灰、0.5-3重量份的脫硫石膏、0.2-1重量份的生石灰和0.2-1.5重量份的偏高嶺土分別在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行機(jī)械研磨，使各組分的粒度不大于2_ ;
步驟二:將研磨后的各組分與0.0005-0.002重量份的鋁粉膏、0.05-0.15重量份的氯化鈉、和0.0025-0.015重量份的檸檬酸或0.005-0.03重量份的碳酸鈉混合并機(jī)械攪拌均勻，得到注漿封孔干料；
步驟三:將注漿封孔干料與水按照重量比1:0.8-1.2的比例充分?jǐn)嚢?5-30min，所得漿液即為用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料。
[0030]在步驟三中對注漿封孔干料與水的混合攪拌時間不得超過I個小時。
[0031 ] 所述的硅酸鹽水泥為42.5級硅酸鹽水泥。
[0032]所述的粉煤灰指燃煤電廠在煤燃燒后的煙氣中收集到的細(xì)小粉末，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，主要組成成份如下=S12S 40-70%，CaO為l_5%，F(xiàn)e 203為2_5%，A1 203為20-40%，其余為雜質(zhì)。
[0033]所述的脫硫石膏指燃煤電廠煙氣道粉塵經(jīng)脫硫處理后的固體產(chǎn)物，主要組成成份如下說02為 3.0-6.0%, CaO 為 37-43%，MgO 為 1.0-1.5%, Na 20 為 3%_7%，F(xiàn)e203為 1.5-3.8%，SO3S 48-53%，其余為雜質(zhì)。
[0034]所述的生石灰指市售普通生石灰，其主要成分為:CaO為85%_95% ；
所述的鋁粉膏指普通市售鋁粉膏，主要由鋁粉和溶劑油組成，干燥的鋁粉進(jìn)入呼吸道易對人體產(chǎn)生影響，故將鋁粉與溶劑油混合成膏狀使用，即為鋁粉膏，常見溶劑油為200#溶劑油；
所述的氯化鈉、檸檬酸和碳酸鈉均為工業(yè)用品級；
所述的偏高嶺土是以高嶺土(Al2O3.2Si02.2H20)為原料經(jīng)脫水形成的無水硅酸鋁(Al2O3.2Si02)，偏高領(lǐng)土的分子排列不規(guī)則，呈熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)，為一種高活性礦物摻合料。
[0035]實施例1:
一種用于煤礦井下瓦斯鉆孔的注漿封孔材料，包括注漿封孔干料和水，所述的注漿封孔干料與水的重量比為