[发明专利]一种矿用无机封孔材料及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于封孔材料技术领域，特别是涉及一种矿用无机封孔材料及其制备方法和使用方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，然而在开采的过程中也伴随着许多灾害事故的发生，其中，对煤层瓦斯的提前抽放便是防止瓦斯的一个重要手段，预抽放的效果越好，抽放比越高，在开采时的环境越好，发生事故的可能性也就越低。在瓦斯抽放的各个环节中，钻孔封孔是关键部分，其封孔的质量严重影响瓦斯抽放的效果。

目前煤层瓦斯抽采钻孔的封孔技术为采用有机材料或无机材料封堵，典型如有机发泡材料-水泥封孔、囊袋式封孔、充气(注水)胶囊-水泥封孔以及压注法聚氨醋封孔。聚氨醋等有机发泡封孔材料反应温度高，反应剧烈，有大量反应热放出，有强烈的气味生成，反应速度太快，初凝时间不可调，封孔长度不易控制，而且封孔强度低、不密实，易漏气，成本较高。现有的水泥封孔，水泥凝结慢且容易收缩、析水，导致密封性差，也不能对微裂隙实施封堵。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种矿用无机封孔材料，以解决下向钻孔和孔内有涌水钻孔的封孔难题，提高钻孔封孔质量和抽采效果；本发明还提供了所述矿用无机封孔材料的制备方法和使用方法。

本发明采用的技术方案是：

一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥10-87％、粉煤灰10-50％、明矾1-20％、速凝剂1-20％和石膏粉1-20％。

本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，由如下质量百分比的组分组成：水泥50-60％、粉煤灰10-30％、明矾1-10％、速凝剂5-10％和石膏粉5-20％。

本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，由如下质量百分比的组分组成：水泥60％、粉煤灰12％、明矾6％、速凝剂5％和石膏粉17％。

本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，所述速凝剂为铝氧熟料，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

本发明所述的矿用无机封孔材料，其中，所述石膏粉为二级石膏粉。

本发明所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；

(2)在搅拌机中首先加入1/3的所述混合料A，然后加入1/2的所述混合料B，然后加入1/3的所述混合料A，再加入所述速凝剂，最后依次加入剩余的1/2的所述混合料B和1/3的所述混合料A，常温下充分搅拌，搅拌时间7-8min，搅拌速度为80-90r/min；

(3)搅拌结束后，启动提升机，打开放料阀，由提升机把料提升到成品仓，打包即可得到产品。

本发明所述的矿用无机封孔材料的使用方法，在使用时需按水灰比为0.8∶1的比例进行调配，调配时需先将水量定好后再加入配好量的注浆材料，并充分搅拌1-2min方可进行注浆使用。

本发明有益效果：

本发明所述的矿用无机封孔材料，本身具有致密性，能与钻孔壁之间形成致密的结合体以封堵裂隙，主要优点有：

(1)密度小(约为普通水泥的1/3)，质量轻，可降低井下运输时的劳动强度，且降低使用成本；

(2)该封孔材料具有良好的塑性和渗透性，且速溶性好不易结块，在压力注浆下可进入微小裂隙；

(3)该封孔材料抗压强度较高，强度具有持续增长特性，随着时间的延长，强度逐渐提高；

(4)该封孔材料凝固速度快，凝固后具有膨胀性，有效地增强了密封效果。

(5)该封孔材料在注入封孔器的两端囊袋后，在压力作用下，能在一定程度上通过囊袋的孔隙将注入浆液的水分滤出，以达到稠化浆液使其加速固化。材料在囊袋内可以密闭续压，使膨胀的囊袋迅速具有一定强度并达到密封性的效果。

本发明所述的矿用无机封孔材料的制备方法，通过分批加入各原料，可以提高封孔材料的性能，操作简单，易于实施。

具体实施方式

实施例1

一种矿用无机封孔材料，由如下质量百分比的组分组成：水泥60％、粉煤灰12％、明矾6％、速凝剂5％和石膏粉17％，所述速凝剂为铝氧熟料，所述石膏粉为二级石膏粉，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

本实施例所述的矿用无机封孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比准备原料，首先将水泥和石膏粉混合，得到混合料A；将粉煤灰和明矾混合，得到混合料B；