[发明专利]一种高倍率速凝型矿用封孔材料及使用方法

说明书

一种高倍率速凝型矿用封孔材料及使用方法，属于矿用封孔材料。该封孔材料按照质量百分比包含以下原料：速凝粉10～30％，硅酸盐水泥60～80％，膨润土1～6％，氯化钠0.3～0.5％，铝酸钠0.1～0.3％，生石灰3～8％，减水剂0.05～0.2％，活性剂0.05～0.2％，使用时将水与封孔材料按照质量比为1：1.6～2搅拌均匀即可。封孔材料倍率高，凝结时间短，膨胀倍率在10％～100％，终凝时间小于120min，在倍率提高的同时抗压强度及凝结时间不受影响，满足瓦斯抽采的强度及凝结时间，保证封孔的长期效果。封孔材料的高倍膨胀性使封孔材料充满管壁，不会产生孔隙造成瓦斯的泄露，提高安全性能，对于相同长度的抽采管节约用料，降低瓦斯抽采成本。价格低廉，无毒、无污染、封孔效率高，具有良好的流动性及可塑性。

技术领域

本发明涉及一种矿用封孔材料及使用方法，尤其是一种高倍率速凝型矿用封孔材料及使用方法，适用于煤矿瓦斯抽采钻孔封孔。

背景技术

目前，煤层瓦斯压力测定、抽采钻孔的直接封孔技术主要采用粘土封孔法、水泥砂浆封孔法、聚氨酯封孔法或混合封孔法等。粘土封孔法，优点是材料便宜、成本低。该方法简单易行，适宜封堵各种倾角的孔。缺点是粘土材料必须软硬适当，太软容易粘在孔壁上，泥送不到位，形成空腔与裂隙使测压失败；过硬时也会出现裂缝漏气，粘土送入孔内比较困难，封孔长度受到一定限制。聚氨酯封孔法，聚氨酯泡沫具有不收缩、膨胀性大、粘结力强、密封性好、阻燃、抗静电等特点，但缺点是反应速度过快，泡沫速度过快，泡沫尺寸稳定性不好，可操作时间短，同时价格昂贵。采用水泥砂浆封孔法时，不仅材料便宜，而且注浆对孔周围岩体的裂隙也有一定的封堵作用，封孔严密，但水泥砂浆易产生收缩，凝结时间长，且施工复杂，效率低；砂浆泵送由于与输浆的摩擦力大，封孔长度不易满足要求。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中存在的问题，提供一种高倍率速凝型矿用封孔材料及使用方法，解决封孔长度不够、凝结时间较长、成本过高、可塑性低的问题。

本发明的目的是这样实现的：封孔材料原料按照质量百分比包括：速凝粉10～30％，硅酸盐水泥60～80％，膨润土1～6％，氯化钠0.3～0.5％，铝酸钠0.1～0.3％，生石灰3～8％，减水剂0.05～0.2％，活性剂0.05～0.2％；

将上述原料按质量百分比配料，混合均匀，即可获得封孔材料。

所述的封孔材料中活性剂为片状的铝粉。

所述的速凝粉为：低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥和常规速凝剂复合而成，以重量比为1:5:0.5的组合。

所述的常规速凝剂型号为PCS-3、PCS-2、J85、Hb-4或RT-18。

所述的封孔材料中膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或两种任意比例混合的混合物，所述的膨润土粒度目数范围在200～300之间的任一粒度。

使用方法：按照水与封孔材料的质量比为1:1.6～2混合，搅拌均匀成浆状，通过注浆泵将浆体输送至抽采管即可。

有益效果，由于采用了上述技术方案，水泥及碱性组分与水反应后释放出碱性，水泥中的活性剂在碱性条件下释放气体使水泥膨胀，同时释放热量促进水泥的水化和硬化，从而提高了材料的膨胀倍率同时缩短了注浆的候凝时间，同时铝酸钠中加入能够降低水泥中的缓凝组分的含量，对水泥的早期强度有促进作用，增加了封孔长度、缩短了凝结时间。本发明中所有组分均是来自市售材料，原料方便易得，价格低廉，无毒、无污染，环保。经实验表明，本发明在20℃下，倍率可达10％～100％，凝结时间小于120min，，既保证了使用时的泵送性能，又同时满足注浆完成后的快速凝结硬化，膨胀倍率较高(10％～100％)，可有效降低材料的使用量，减少泵送时间，流动性和凝结时间符合泵送要求，同时抗压强度没有因为倍率提高而降低，符合瓦斯抽采时所需的最低强度；大大提高了封孔效率，保证了封孔质量。