[發(fā)明專利]一種封孔材料用添加劑及利用該添加劑制備的新封孔材料及使用方法

在審

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• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103992780A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊勝強;倫嘉云;石斌;趙歡歡;張淦星;李浩威;謝兵兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;C04B22/04;C04B28/00;E21B33/13
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦石門揭煤煤體加固及瓦斯壓力測定封孔材料添加劑，具體涉及一種封孔材料用添加劑及利用該添加劑制備的新封孔材料及使用方法。

背景技術(shù)

瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本性措施。我國煤礦瓦斯抽采過程中，大多數(shù)礦井的瓦斯抽采量不達標，其原因關(guān)鍵在于瓦斯抽采鉆孔封孔效果滿足不了工程要求。針對該技術(shù)難題，提出了揭煤煤體加固及瓦斯壓力測定封孔添加劑，能夠有效封堵鉆孔周圍裂隙，提高封孔質(zhì)量。目前常用的封孔材料如：速凝高強膨脹性礦山封孔材料，其專利號為201010172263，公告日是2010年9月29日。速凝高強膨脹性礦山封孔材料由高鋁水泥45～50份，檸檬酸0.05～0.2份，石灰10～15份，石膏35～40份，十二烷基硫酸鈉0.8～1.2份配制而成，該材料可在高水灰比的條件下快速凝固，凝固過程中體積膨脹(1天最大自由膨脹率可達10％以上)，但是其配料復(fù)雜且不易獲得，不具有可操作性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種封孔材料用添加劑，在保證封孔質(zhì)量、封孔效果和一次封孔成功率的基礎(chǔ)上，解決現(xiàn)有封孔材料配料復(fù)雜、成本高等問題。

本發(fā)明另一目的是提供利用該添加劑制備的新封孔材料及使用方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案如下：

一種封孔材料用添加劑，其組成包括固體速凝劑、巖粉、鋁粉，所述巖粉是惰性巖粉，包括但不限于石灰?guī)r粉。所述鋁粉是為工業(yè)鋁粉，粒徑為10～100μm。鋁粉和現(xiàn)在常用的AEA就膨脹性進行對比試驗表明，鋁粉不僅膨脹效果較好而且其成本大幅降低。所述固體速凝劑是現(xiàn)有水泥用常規(guī)固態(tài)速凝劑。

所述添加劑中，固體速凝劑、巖粉、鋁粉的重量比為50:50:1.25～1.528，固體速凝劑、巖粉、鋁粉的重量比可進一步優(yōu)選為50:50:1.389。

采用上述添加劑可制備一種新封孔材料，其組分包括水、水泥、添加劑，其中水泥與水的重量比為0.8～1.5:1，添加劑用量為新封孔材料總量的7％～15％。另外，為進一步提高封孔材料性能，添加劑用量可進一步優(yōu)選為新封孔材料總量的8％～10％，所述新封孔材料中水泥與水的重量比可以優(yōu)選為1.4:1。上述水泥為常用硅酸鹽水泥。

上述一種新封孔材料的使用方法，包括以下步驟：按照材料用量稱取水泥、添加劑、水，將水加入到無水封孔材料中并拌合均勻，然后立即將封孔材料注入工作面上后固化膨脹，即可實現(xiàn)封閉效果。

采用本封孔材料用添加劑還可以制備一種無水封孔材料，該無水封孔材料的組分包括水泥、添加劑，其中添加劑用量為無水封孔材料總量的14％～17％。該無水封孔材料的使用方法，包括以下步驟：按照無水封孔材料:水＝1.05～1.55:1的重量比稱取無水封孔材料、水，將水加入到無水封孔材料中并拌合均勻，然后立即將封孔材料注入工作面上后固化膨脹，實現(xiàn)封閉效果即可。為進一步提高封閉效果，上述無水封孔材料與水的重量比可進一步優(yōu)選為1.45:1。

巖粉量的變化，可以控制混合液凝固后的硬度f值。速凝劑的用量變化可以控制混合物料凝固的初凝用時，縮短工期；鋁粉量的變化，可以控制混合液凝固后的體積膨脹率。

本發(fā)明取得的有益效果：

本添加劑采用固體速凝劑、巖粉、鋁粉，自身無毒、無害、無污染，使用結(jié)果表明，本添加劑首次使用巖粉來提高封孔材料的強度，并進而通過改善圍巖結(jié)構(gòu)來提高封孔效果。

本發(fā)明封孔材料用添加劑及其使用方法，可使得封孔材料迅速膨脹，用于礦井石門揭煤煤體加固封孔、煤礦瓦斯壓力測定封孔以及堵漏風等，能夠有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動裂隙帶，提高了鉆孔的密封性、提高了抽采鉆孔的封孔質(zhì)量，并有效增加封孔材料膨脹后的致密性和鉆孔的密封性，改善了煤層瓦斯抽采鉆孔周圍孔壁內(nèi)裂隙環(huán)境，顯著提高了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯的抽采期。與水泥砂漿等現(xiàn)有技術(shù)相比，還縮短了封孔時間，減少了工作人員的勞動強度。

本發(fā)明封孔材料用添加劑制得的無水封孔材料使用方便，封孔材料凝結(jié)時間短，抗壓強度大，可操作并能保持較好的流動性。

本添加劑成本得到大幅下降，總體具有良好的經(jīng)濟社會效益，使用其制備的各種封孔材料在我國的煤層鉆孔瓦斯抽采封孔中具有重要的推廣應(yīng)用前景。

具體實施方式

實施例1

按照固體速凝劑、巖粉、鋁粉重量比50:50:1.389，稱取固體速凝劑、巖粉、鋁粉，將其混合均勻即得到本發(fā)明的封孔材料用添加劑產(chǎn)品。

實施例2