CN105238374A

CN105238374A - 一种封孔材料及其制备方法和使用方法

Info

Publication number: CN105238374A
Application number: CN201410272817.4A
Authority: CN
Inventors: 薛力
Original assignee: Yangquan Gaoxing Building Material Admixture Co Ltd
Current assignee: Yangquan Gaoxing Building Material Admixture Co Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明提出了一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。本发明还公开了上述封孔材料的制备方法和使用方法，将本发明应用于瓦斯抽采封孔，封孔材料凝结时间短、不收缩、持续膨胀期长、强度高、发泡密封性能好。

Description

一种封孔材料及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及一种密封材料，特别是指一种封孔材料及其制备方法和使用方法。

背景技术

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酯封孔。传统的水泥封孔，水泥凝结慢且容易收缩、析水，导致密封性差，只适用于上、下向钻孔，对本煤层顺层孔及小角度钻孔密封不实，易漏气，对大角度钻孔的封孔长度达不到理想的要求。聚氨酯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。

发明内容

本发明提出一种封孔材料及其制备方法和使用方法，解决了上述现有技术中封孔效果差和封孔过程不易控制的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。

进一步，所述石膏为脱硫石膏或生石膏；所述发泡组份为双氧水或铝粉。

进一步，所述石膏、所述粉煤灰和所述铝氧熟料的重量比为1:1:1。

进一步，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、或粉末聚羧酸酯。

进一步，所述硫铝酸盐水泥60％、所述石膏10％、所述粉煤10％、所述铝氧熟料10％、所述减水剂7‰、所述硬脂酸钙0.5％、和双氧水0.5％。

本发明还涉及上述封孔材料的制备方法，将所需原料搅拌混合，常温搅拌10-30min，得到所述封孔材料；所述原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。

本发明还涉及上述封孔材料的使用方法，将所述封孔材料与水以100：50-70的重量比混合，搅拌均匀后，注浆施工。

本发明的有益效果为：本发明的封孔材料凝结时间短，30-40min；不收缩，持续膨胀期长，约为1年；强度高，避免抽采过程中压力、震动形成破碎导致瓦斯涌出造成危险；密封性能好，瓦斯抽采利用率高；与同类材料比，因为密封性好，瓦斯涌出量大，相对抽采期缩短三分之一。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。其中，硫铝酸盐水泥的型号为425、725、825或925，不包括225和325。

优选地，石膏、粉煤灰和铝氧熟料的重量比为1:1:1。

所述石膏为脱硫石膏或生石膏；所述发泡组份为双氧水或铝粉；所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、或粉末聚羧酸酯。

将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料，最后经计量、装袋、检验、出厂。

使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，采用注浆泵施工。

上述各原料的配比不同，可以构成不同的实施例，具体如下。

实施例1

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50％、石膏15％、粉煤灰15％、铝氧熟料15％、减水剂5‰、硬脂酸钙0.7％、和铝粉1.0％。将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料。使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，注浆施工。

采用本实施例中制备的封孔材料封孔，其凝结时间为33min，钻孔单孔瓦斯浓度合茬时为90％，开启单台泵抽采，孔口负压30KPa，抽采干管负压45KPa；在各种气候条件下不产生异变，其强度稳定性如表1所示：

表1

实施例2

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥60％、石膏10％、粉煤灰10％、铝氧熟料10％、减水剂7‰、硬脂酸钙0.5％、和双氧水0.5％。将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料。使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，注浆施工。

采用本实施例中制备的封孔材料封孔，其凝结时间为30min，钻孔单孔瓦斯浓度合茬时为95％，开启单台泵抽采，孔口负压34KPa，抽采干管负压54KPa；在各种气候条件下不产生异变，其强度稳定性如表2所示：

表2

实施例3

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥70％、石膏5％、粉煤灰5％、铝氧熟料5％、减水剂10‰、硬脂酸钙0.7％、和铝粉0.8％。将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料。使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，注浆施工。

采用本实施例中制备的封孔材料封孔，其凝结时间为35min，钻孔单孔瓦斯浓度合茬时为93％，开启单台泵抽采，孔口负压30KPa，抽采干管负压50KPa；在各种气候条件下不产生异变，其强度稳定性如表3所示：

表3

实施例4

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥60％、石膏5％、粉煤灰8％、铝氧熟料12％、减水剂8‰、硬脂酸钙0.3％、和双氧水0.2％。将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料。使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，注浆施工。

采用本实施例中制备的封孔材料封孔，其凝结时间为30min，钻孔单孔瓦斯浓度合茬时为92％，开启单台泵抽采，孔口负压28KPa，抽采干管负压51KPa；在各种气候条件下不产生异变，其强度稳定性如表4所示：

表4

实施例5

一种封孔材料，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥60％、石膏10％、粉煤灰15％、铝氧熟料5％、减水剂7‰、硬脂酸钙0.5％、和双氧水0.5％。将上述原料混合，常温搅拌10-30min，即可得到封孔材料。使用时，将上述封孔材料与水以重量比100：50-70的比例混合，搅拌均匀，注浆施工。

采用本实施例中制备的封孔材料封孔，其凝结时间为40min，钻孔单孔瓦斯浓度合茬时为80％，开启单台泵抽采，孔口负压25KPa，抽采干管负压40KPa；在各种气候条件下不产生异变，其强度稳定性如表5所示：

表5

将实施例1-3中的封孔材料在实际应用中与传统产品作对比，结果如下：

1、采用传统钻孔工艺，单孔浓度合茬时一般为20～60％，一～二周后衰减至5～20％，衰减速度快；采用本发明的封孔工艺，钻孔单孔浓度合茬时在90％以上，预抽1～2个月后浓度基本在80％以上。

2、抽采总量对比：采用传统工艺封孔预抽，需要3～4个月才能实现抽采达标；而采用本发明的封孔材料封孔预抽，需要2个月左右可实现抽采达标。

3、抽采浓度抽采流量对比：采用传统封孔工艺，抽采浓度2％左右，抽采纯量1.0～1.6m³/min；采用本发明的封孔工艺，抽采浓度40～80％，抽采纯量1.5～2.5m³/min。

4、抽采负压对比：采用传统工艺封孔，钻孔漏气现象难以解决，在开启两台泵抽采后，孔口负压才能达到13KPa抽采干管负压26～35KPa。采用本发明的封孔工艺，开启单台泵抽采，孔口负压22～34KPa，抽采干管负压45～54KPa，在提高抽采效果的同时，也起到了节能降耗的作用。

5、瓦斯治理效果：采用本发明的封孔工艺瓦斯涌出量的减小，有利于煤巷的快速掘进。

6、本发明的封孔材料适用于穿层钻孔封孔及顺层超长钻孔，及角度较大的上向钻孔封孔效果最佳。

综上所述，本发明封孔材料的性能特点：初凝时间可调，凝固速度快，缩短施工周期，具有膨胀应力作用，能密封钻孔周边裂隙凝固后低收缩，密封效果好，液浆流动度好，可用于延伸封孔长度，适应于瓦斯抽放钻孔(顺层孔和穿层孔)封孔及瓦斯压力测定封孔。

本发明实施例中，原料采用具有微膨胀性的硫铝酸盐水泥；石膏在原料中起膨胀作用；粉煤灰起辅助泵送作用；铝氧熟料起增强作用，在产品内部形成骨架状，增加产品的持续膨胀期，抽采期一般为3个月，持续膨胀期长不影响后期瓦斯抽采浓度，大约为1年，膨胀率为0.02％；硬脂酸钙起稳定剂的作用，使产品早、后、中期各项性能稳定，在各种气候条件下不产生异变；采用低发泡组份既能满足产品的强度，又可提供一定的发泡量，满足密封要求。综上所述，上述原料之间相互协同作用使得本发明的产品凝结时间短、不收缩、持续膨胀期长、强度高、发泡密封性能好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种封孔材料，其特征在于，其原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。

2.根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏或生石膏；所述发泡组份为双氧水或铝粉。

3.根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述石膏、所述粉煤灰和所述铝氧熟料的重量比为1:1:1。

4.根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、或粉末聚羧酸酯。

5.根据权利要求1所述的封孔材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥60％、所述石膏10％、所述粉煤10％、所述铝氧熟料10％、所述减水剂7‰、所述硬脂酸钙0.5％、和双氧水0.5％。

6.一种封孔材料的制备方法，其特征在于，将所需原料搅拌混合，常温搅拌10-30min，得到所述封孔材料；

所述原料按照重量比包括：硫铝酸盐水泥50-70％、石膏5-15％、粉煤灰5-15％、铝氧熟料5-15％、减水剂5-10‰、硬脂酸钙0.3-0.7％、和发泡组份0.2-1.0％。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏或生石膏；所述发泡组份为双氧水或铝粉；所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、或粉末聚羧酸酯。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述石膏、所述粉煤灰和所述铝氧熟料的重量比为1:1:1。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥60％、所述石膏10％、所述粉煤10％、所述铝氧熟料10％、所述减水剂7‰、所述硬脂酸钙0.5％、和双氧水0.5％。

10.一种如权利要求1-5所示的封孔材料的使用方法，其特征在于，将所述封孔材料与水以100：50-70的重量比混合，搅拌均匀后，注浆施工。