礦用多能效水泥基封孔材料的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)煤礦瓦斯災(zāi)害頻發(fā)，瓦斯治理形勢(shì)嚴(yán)峻。瓦斯抽采和多數(shù)瓦斯治理措施均需通過(guò)實(shí)施鉆孔來(lái)實(shí)現(xiàn),鉆孔封孔質(zhì)量直接影響鉆孔能效的發(fā)揮。目前，我國(guó)煤常用的封孔材料常常不能滿足實(shí)際封孔要求，直接影響鉆孔瓦斯抽采效率和瓦斯治理措施的有效實(shí)施，威脅煤礦安全生產(chǎn)。水泥基封孔材料是目前我國(guó)煤礦用量最大，應(yīng)用最為廣泛的封孔材料之一。針對(duì)水泥基封孔材料存在:井下高濕環(huán)境下凝固時(shí)間長(zhǎng)、早期強(qiáng)度低，易收縮產(chǎn)生裂隙和抗沖擊性能差的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行改性處理，將在很大程度

2、上改善我國(guó)煤礦鉆孔封孔質(zhì)量的形勢(shì)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)研究:
　　針對(duì)水泥基封孔材料在煤礦高濕環(huán)境條件下凝固時(shí)間長(zhǎng)，早期強(qiáng)度低的問(wèn)題，對(duì)一種新型硫酸鋰復(fù)合早強(qiáng)劑進(jìn)行研究。借助SEM、DTA等測(cè)試手段，利用正交實(shí)驗(yàn)研究了高相對(duì)濕度情況下，不同組成和配比下硫酸鋰復(fù)合早強(qiáng)劑對(duì)封孔水泥早期強(qiáng)度的影響。當(dāng)復(fù)配早強(qiáng)劑的組成為硫酸鋰1.0％，聚羧酸0.3％，三乙醇胺0.03％，摻量為膠體總質(zhì)量的1.3％時(shí)，測(cè)試結(jié)果表明

3、，1d抗壓強(qiáng)度為空白組的556％。硫酸鋰早強(qiáng)劑并不改變水化產(chǎn)物種類，能促進(jìn)水泥水化膜的破裂，加速水泥誘導(dǎo)期的結(jié)束，提高封孔水泥早期強(qiáng)度。
　　針對(duì)水泥基封孔材料易收縮變形，產(chǎn)生裂隙的問(wèn)題，對(duì)一種常用的水泥膨脹劑進(jìn)行改性研究?；谖⒛z囊包裹技術(shù)和水泥“強(qiáng)度-膨脹協(xié)調(diào)發(fā)展”理念，對(duì)該種膨脹劑進(jìn)行微膠囊包裹，以乙基纖維素為囊壁材料，控制芯/壁質(zhì)量比為5∶1，水浴溫度75℃，利用油相分離法制得微膠囊膨脹劑。實(shí)驗(yàn)組較基準(zhǔn)組膨脹率終值提高25

4、.58‰。借助SEM、XRD等測(cè)試手段，對(duì)微膠囊及改性水泥的微觀形態(tài)和水化產(chǎn)物進(jìn)行分析，得出乙基纖維素膜層緩控釋放膨脹劑參與水化反應(yīng)，改性水泥中鈣礬石結(jié)構(gòu)密實(shí)，膨脹能得到合理利用。
　　為提高深孔預(yù)裂爆破水泥基封孔材料抗沖擊性能，采用水性環(huán)氧樹(shù)脂改性封孔水泥。采用SEM等測(cè)試手段，通過(guò)試驗(yàn)得出水性環(huán)氧樹(shù)旨E-51的合適摻量為10％，實(shí)驗(yàn)組抗沖擊性能為基準(zhǔn)組的2.25倍。環(huán)氧樹(shù)脂在水泥環(huán)境中形成網(wǎng)狀固化物，提高了水泥各部分之間的聯(lián)結(jié)