[发明专利]纳米氮化硅激发矿物掺合料早强型矿用封孔材料

说明书

本发明公开了一种纳米氮化硅激发矿物掺合料早强型矿用封孔材料，所述封孔材料的组成包括有机物类早强组分、减水组分、纳米氮化硅组分、矿物掺合料组分，余料为水泥熟料。本发明材料早强效果显著，1天强度9.3MPa，3天强度23.0MPa，7天强度30.6MPa，28天强度56.7MPa。保证了钻孔在灌浆后短期内即可达到使用要求并能达到良好的使用效果，封孔质量得到极大提高，瓦斯抽采更加持久平稳，深孔爆破更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采钻孔封孔材料技术领域，尤其涉及一种纳米氮化硅激发矿物掺合料早强型矿用封孔材料。

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，瓦斯突出已经成为煤矿安全生产的突出问题钻孔抽采一直是煤矿瓦斯治理的基础手段，对于钻孔抽采打好钻孔后一般都要对钻孔进行密封，而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。

目前煤层瓦斯压力测定、抽采钻孔的直接封孔技术为采用有机材料或无机材料封堵，包括粘土人工封孔、机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔。其中，粘土封孔方法封孔长度较短，黄泥遇水变软，强度难以达到使用要求。机械注水泥砂浆封孔，水泥凝结速度慢、自收缩程度大、析水现象严重，受制于煤矿开采深度越来越深，地质条件越来越复杂，水泥基封孔材料在面对高温、高湿、高腐蚀性的环境时，早期强度远远达不到煤层增透与瓦斯抽排所需的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纳米氮化硅激发矿物掺合料早强型矿用封孔材料，以解决现有封孔材料早期强度难以达到使用要求，凝结时间长，封孔长度不易控制，可塑性低，成本过高等缺点，从而提高封孔成功率。本发明也解决了现阶段矿用封孔材料无法现场直接配料的难题，且本封孔材料配置便捷，操作简单方便，选材价格低廉，无毒、环保、无污染。

根据本发明实施例的一种纳米氮化硅激发矿物掺合料早强型矿用封孔材料，包含如下重量份计的原料：

有机物类早强组分1-6份、减水组分1-8份、纳米氮化硅组分5-50份、矿物掺合料50-200份、水泥熟料700-1000份、水300-500份。

优选的，所述有机物类早强组分为三乙醇胺、三异丙醇胺、丙二醇以及尿素中的一种或多种。

优选的，所述减水剂组分为萘磺酸系、聚羧酸系和三聚氰胺系高效减水剂中的一种或多种。

优选的，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿渣、硅灰中的一种或多种。

优选的，使用时按配比将各组分混合，搅拌分散均匀后即可得成品。

优选的，既可用于煤矿瓦斯抽采或深孔爆破过程中对钻孔进行密封，也可用于其它相关裂隙封堵。

激发机理：

采用纳米氮化硅激发矿物掺合料活性，其充分发挥晶核作用，把水化产生的水化硅酸钙凝胶吸附在纳米颗粒及矿物掺合料周围，将松散的水化硅酸钙凝胶变成致密的网状结构；其在一定程度上破坏矿物掺合料玻璃体结构，使玻璃体结构内部可溶性SiO₂、Al₂O₃溶出，断键增多，比表面积增大，反应接触面增加，活化分子增加，从根本上激发矿物掺合料活性，从而提高复合材料的早强性能。

有益效果：