[发明专利]一种矿井用密封注浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种密封材料，具体的说是一种矿井用密封注浆料及其制备方法。

背景技术

瓦斯抽采是矿井作业中，治理瓦斯的重要手段。在瓦斯抽采过程中，需保证钻孔严实密封，以保证瓦斯抽采效果。

现有技术中，采用以下方式保证钻孔的密封：在钻孔的预定深度处设置有挡板，抽采管穿过该挡板，在钻孔的孔口处设置进浆管。使用注浆泵将水泥砂浆等注浆料沿进浆管注入，水泥砂浆等注浆料会充盈挡板、抽采管和钻孔内壁之间的孔隙，持续注浆直至水泥砂浆等注浆料从出浆管中溢出，等水泥砂浆等注浆料凝固后，即实现钻孔的密封。

现有技术所采用的注浆料凝固后，其气孔率较高导致密封性能并不良好，而且，由于地下环境复杂，岩层或煤层容易发生震动，导致凝固好的注浆料很容易出现裂纹，进而引起瓦斯泄露。

发明内容

为解决现有技术的注浆料气孔率高、抗裂变、抗震动性能差导致的密封效果不理想问题，本发明提供了一种矿井用密封注浆料及其制备方法。

    本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种矿井用密封注浆料，包括粒径为500-600??m的石英砂粉、粒径为450-550??m的高岭土粉、粒径为300-400??m的骨粉、粒径为300-400??m的蓝晶石粉、粒径为100-150??m的填充粉、铝酸钙水泥、环氧树脂固化剂和速凝剂，所述填充粉由重量比为1:0.5 -0.7：0.3-0.5的单质硅粉、微硅粉和氧化铝微粉组成，各物料的比例如下：

石英砂粉与高岭土粉的重量比为1:0.7-0.9，骨粉、蓝晶石粉、填充粉、铝酸钙水泥、环氧树脂固化剂和速凝剂的重量分别为石英砂粉重量的40-60%、30-50%、15-20%、130-150%、3-5%和3-7%。

上述密封注浆料的制备方法包括以下步骤：

1）按照权利要求1所述的比例分别称取符合粒径要求的物料备用；

2）将称取好的石英砂粉、高岭土粉、蓝晶石粉和填充粉干混并搅拌均匀后在1500-1600℃的条件下煅烧2-3h后冷却至常温，取出后粉碎至300-500??m得到烧结粉料，备用；

3）将称取好的骨粉加入到步骤2）制得的烧结粉料中，混合均匀在800-1000℃的条件下煅烧1-2h，自然冷却至常温后粉碎至300-400??m得到复合粉料，备用；

4）按照施工所需取用步骤3）的复合粉料送入搅拌机，然后按照权利要求1所述的比例向其中铝酸钙水泥、环氧树脂固化剂和速凝剂，开机搅拌3-5min使其混合均匀，备用；

5）使用前，向步骤4）所述的搅拌机内加入搅拌机内物料总重量2-4%的水，开机搅拌10－20分钟，即制得产品。

本发明所用的高岭土，其成分为大量的Al₂O₃、SiO₂和少量的Fe₂O₃、TiO₂以及微量的K₂O、Na₂O、CaO和MgO等，在高温状态下，CaO、MgO及SiO₂形成CaO- Fe₂O₃, SiO₂- Fe₂O₃, Mg- Fe₂O₃的结构，增强了材料的结合强度和抗裂变性能。

本发明中，高温下，部分的单质硅粉会氧化为SiO₂，然后SiO₂和Al₂O₃反应形成针、柱状的莫来石晶体，从而改善注浆料的强度。此外，另外一部分硅粉仍保持其原来的属性，并在高温状态下变成粘塑性相，弥散分布在材料中，提高材料的韧性，并填充其气孔，改善注浆料的抗震性，降低了气孔率。

本发明中微硅粉和石英砂双参，可改善材料体系中颗粒的紧密堆积，氧化铝微粉活性大，在高温下充分分散于材料的间隙内，大大提高其填充率，降低气孔率。

本发明采用环氧树脂固化剂，其与水泥基非金属材料混合使用，增强了材料的防水性能，并保证很高的交联密度，提高了材料的抗渗透性。

本发明中，所用骨粉为动物骨骼粉碎而成，其在高温下起到塑性料和瘠性料的双重作用，用于调整注浆料的粘度、渗透性及收缩性。

本发明中加入聚丙烯晴纤维，大大的减少了材料中毛细孔的尺度和连通毛细孔的数量，有效地提高了抗渗性，降低了气孔率，提高了密封效果。