[发明专利]无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭材料

说明书

技术领域

本发明涉及钻孔封闭材料，具体地说是一种无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭材料。 

背景技术

高瓦斯矿井通过大口径抽排孔把井下瓦斯抽排至地面并加以利用的瓦斯治理方式因综合成本低，效果好而得到越来越广泛的应用，但瓦斯抽排孔的密封问题始终困扰施工。现常用的方法有聚氨酯发泡材料、膨胀水泥等材料，但在使用过程中仍然存在各种问题，如聚氨酯发泡材料虽然发泡速度快体积膨胀率高，但其抗压强度低2.5～4.0MPa，发泡膨胀过程伴随大量放热，且阻燃效果低，大量使用会给井下安全生产造成威胁；一般膨胀水泥等材料基体膨胀率低，且不均匀，抗压强度也一般，使后会存在瓦斯气体和水的渗漏问题。 

发明内容

本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭材料；通过加入无机纤维增强材料的抗压强度；引入膨润土等材料改善提高材料的膨胀性能、凝固时间、流动和稳定性能，从而达到井下钻孔的密闭抗压防水要求。 

本发明实现发明目的采用如下技术方案： 

无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭材料，其特点在于按重量份由如下物质组成： 

无机短纤维1～3份； 

铝酸盐水泥60～70份； 

无水石膏10～13份； 

膨润土13～17份； 

聚羧酸系高性能减水剂1.5～2.5份； 

羧甲基纤维素2～3份。 

本发明特点还在于： 

所述无机短纤维为玻璃纤维或碳纤维，其直径为0.08-0.12mm，长度为≤1mm。 

本发明同时保护如上所述无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭材料的应用，其特点在于，所述封闭材料与水按质量比1:0.8～1混合，用泵加压注入钻孔中。 

与已有技术相比，本发明有益效果体现在： 

1、本发明选取短玻璃纤维或碳纤维作为增强抗压改性材料，以普通铝酸盐水泥、无水石膏和膨润土为基础材料，辅以聚羧酸系高性能减水剂、羧甲基纤维素等为添加材料混合均 匀成固料，使用时按一定质量比添加水混匀用气泵加压填充入钻孔即可。本发明采用无机纤维作为填充料的增强剂很好的提高了填充料的抗压强度；通过无水石膏的加入使填充料在凝固后不发生收缩并小幅膨胀，以起到更好的填充效果及防水效果；膨润土的加入可以使膨胀更加均匀同时提高固料混水后的成浆性；聚羧酸系高性能减水剂和羧甲基纤维素的加入可以缩短填充料的初凝时间，提高混合后浆料的流动性及稳定性。该材料的使用可以满足井下瓦斯抽排孔的密闭抗压防水等要求。其中无机短纤维（玻璃纤维或碳纤维）的加入使材料48h后抗压强度可以达到35.6～38.5MPa，可防止钻孔高压瓦斯渗漏；膨润土的加入可以使材料在填充后4～5h内持续膨胀最终体积增加3%～6%，有效的解决了无机填充物凝固后体积收缩渗水问题；聚羧酸系高性能减水剂和羧甲基纤维素的加入缩短了材料的初凝时间增加了材料的流动性和混合成浆的稳定性，初凝时间为15～20分钟，终凝时间2.5～3小时，按照质量比1:1配水后，混合后自然沉降5分钟无分层现象，其最终泌水率为0，使填充入钻孔的材料能更好的渗入岩石缝隙中，有效提高了密闭和防渗水性能。 

2、本发明材料自重轻（约200g/㎡），基本不增加结构自重及截面尺寸，柔性好，易于裁剪，适用范围广。 

3、本发明流动性强，浆料稳定有利于钻孔注浆操作有效防止水与气体渗漏。4、本发明使用简单，生产成本低，易于推广应用。 

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明技术方案做进一步解释说明。 

以下实施例中，无机纤维、铝酸盐水泥、无水石膏、膨润土、聚羧酸系高性能减水剂、羧甲基纤维素均为现有常规市售产品。其中无机纤维选择玻璃纤维或碳纤维，其直径为0.08-0.12mm，长度为≤1mm。 

实施例1： 

先将聚羧酸系高性能减水剂1.5份（重量份，下同），羧甲基纤维素3份固体混合均匀；再将此混合物与无水石膏10份混合均匀待用；第二步，将玻璃短纤维1份与膨润土17份共混均匀；最后将上述两种混合物加入普通铝酸盐水泥70%进行最后混合得到无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭固料。 

封孔时将无机纤维增强膨胀抗压钻孔封闭固料按照1：0.8质量比配水后机械搅拌至均匀浆状，用压力≥0.6MPa的空压气泵注入钻孔中，其48h抗压强度达33.2MPa，膨胀率达4%。 

实施例2：