[发明专利]一种用于煤矿井下瓦斯钻孔的注浆封孔材料

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿煤层瓦斯抽采领域，具体为一种用于煤矿井下瓦斯钻孔的注浆封孔材料。

背景技术

瓦斯突出一直是威胁煤矿安全生产的一大灾害，提前对瓦斯进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机械封孔法、套管封孔法、粘土封孔法、水泥砂浆封孔法、聚氨酯封孔法等。其中，封孔材料的性能直接影响了封孔质量，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质都是一样的，即高分子材料封孔。这类封孔方法的弊端是高分子发泡材料不能充填钻孔周围的原始裂隙，在高分子材料发泡膨胀的过程中，封孔段钻孔处于开放状态，发泡材料不能形成足够的膨胀力，不能使发泡高分子材料挤入封孔段钻孔周围的裂隙，这些裂隙将成为漏气通道（初期漏气通道）。其次，高分子发泡材料强度低可压缩量大、对钻孔没有足够的支护作用，不能维护钻孔的稳定性。

聚氨酯等高分子材料因其价格昂贵，不适宜作为注浆的首选，普通水泥因其固有的收缩性，容易造成钻孔漏气等现象，也不能作为注浆材料。水泥基封孔注浆材料在性能和造价等方面都具有一定的优势，随着“两堵一注”的不断推行，其价格合理、不收缩、微膨胀的特点使其成为是井下钻孔封孔必不可少的配套材料。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于煤矿井下瓦斯钻孔的注浆封孔材料，该材料具有凝固时间可调，提高封孔的气密性，提高封孔效率和安全性，降低封孔成本，简化封孔准备工作等优点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种用于煤矿井下瓦斯钻孔的注浆封孔材料，包括注浆封孔干料和水，所述的注浆封孔干料与水的重量比为1:0.8-1.2；所述的注浆封孔干料的物质组成包括硅酸盐水泥、粉煤灰、脱硫石膏、生石灰、铝粉膏，各物质在组成注浆封孔干料时所需的重量份为：6-10份的硅酸盐水泥，0.5-3份的粉煤灰、0.5-3份的脱硫石膏、0.2-1份的生石灰和0.0005-0.002份的铝粉膏。

所述的注浆封孔干料中还含有重量份为0.2-1.5份的偏高岭土。

所述的注浆封孔干料中还含有重量份为0.05-0.15份的氯化钠。

所述的注浆封孔干料中还含有重量份为0.0025-0.015份的柠檬酸或0.005-0.03份的碳酸钠。

较优的，该注浆封孔干料由以下重量份的各物质组成：7-9份的硅酸盐水泥、1-2份的粉煤灰、1-2份的脱硫石膏、0.4-0.8份的生石灰、0.0008-0.0015份的铝粉膏、0.08-0.12份的氯化钠、0.4-1.2份的偏高岭土和0.0025-0.015份的柠檬酸或0.005-0.03份的碳酸钠。

所述的注浆封孔材料呈浆液状，该浆液的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将6-10重量份的硅酸盐水泥，0.5-3重量份的粉煤灰、0.5-3重量份的脱硫石膏、0.2-1重量份的生石灰和0.2-1.5重量份的偏高岭土分别在球磨机内进行机械研磨，使各组分的粒度不大于2mm；

步骤二：将研磨后的各组分与0.0005-0.002重量份的铝粉膏、0.05-0.15重量份的氯化钠、和0.0025-0.015重量份的柠檬酸或0.005-0.03重量份的碳酸钠混合并机械搅拌均匀，得到注浆封孔干料；

步骤三：将注浆封孔干料与水按照重量比1:0.8-1.2的比例充分搅拌15-30min，所得浆液即为用于煤矿井下瓦斯钻孔的注浆封孔材料。

在步骤三中对注浆封孔干料与水的混合搅拌时间不得超过1个小时。

所述的硅酸盐水泥为42.5级硅酸盐水泥。

所述的粉煤灰指燃煤电厂在煤燃烧后的烟气中收集到的细小粉末，是燃煤电厂排出的主要固体废物，主要组成成份如下：SiO₂为40-70%，CaO为1-5%，Fe₂O₃为2-5%，Al₂O₃为20-40%，其余为杂质。

所述的脱硫石膏指燃煤电厂烟气道粉尘经脱硫处理后的固体产物，主要组成成份如下：SiO₂为3.0-6.0%，CaO为37-43%，MgO为1.0-1.5%，Na₂O为3%-7%，Fe₂O₃为1.5-3.8%，SO₃为48-53%，其余为杂质。

所述的生石灰指市售普通生石灰，其主要成分为：CaO为85%-95%；