[发明专利]一种矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料

说明书

本发明涉及一种矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料，该材料由水、基料和改性剂组成，其中水∶基料∶改性剂为100∶1～4∶0.2～0.5，以重量份计；所述基料是由80～90重量份纤维素醚、5～10重量份高吸水树脂、1～10重量份乙二醛和1～5重量份吡咯烷酮羧酸钠组成；所述改性剂是由20～30重量份防腐剂、30～40重量份防霉剂和30～50重量份增强剂组成。本发明所涉及的矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料具有凝胶点可调、初始注浆阻力小、渗透性强、稳定粘度高、保水性好、煤层条件适应性强、密封性好、使用量少、成本低、劳动强度小、可降解等钻孔密封优势。同时，本钻孔密封材料还具有无毒、无腐蚀、无污染及安全环保等特征。

技术领域

本发明涉及矿山瓦斯抽采钻孔、瓦斯压力测定钻孔、煤层注水及注气钻孔的密封领域，尤其涉及一种矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料。

背景技术

钻孔是煤矿井下瓦斯灾害防治及煤层气资源开发的主要工程方法，而钻孔密封是钻孔工程的核心基础。在钻孔密封工程当中，钻孔密封材料是实现钻孔密封的物质保障，决定着钻孔密封的质量及成本。目前，我国广泛使用的钻孔密封材料主要分为两大类，一类是以水泥为基料的复合型膨胀材料，如膨胀水泥、PD材料等；另一类是以发泡材料为基料的化学膨胀性材料，如聚氨酯、马丽散等材料。由于水泥基钻孔密封材料为颗粒型材料，难以对钻孔围岩裂隙实现良好充填密封，且膨胀水泥成浆后初始粘度上升块，煤岩微裂隙渗透性差；而普通水泥析水率高，析水空隙明显，对近水平钻孔充填性差，导致钻孔内初始漏气严重。化学发泡类钻孔密封材料则反应速度快，人工操作要求及成本高，主要适用于钻孔固体快速充填，同样难以密封钻孔围岩裂隙。同时，随着我国煤层开采深度的增加，煤层透气性低致使钻孔瓦斯涌出量小，地应力增大导致钻孔围岩变形失稳严重，而上述两类材料反应固结后普遍存在钻孔围岩自适应性差，难以实现钻孔围岩的动态密封，导致低渗松软(碎软)煤层钻孔瓦斯抽采普遍浓度偏低，极大地降低煤层瓦斯抽采效率和利用率。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料，该钻孔密封材料具有反应过程可控、注浆阻力低、煤岩裂隙渗透性好、稳定后粘结性强、钻孔围岩自适应能力强、成本及劳动量低、环保无污染及可降解等优点。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料，其是由水、基料和改性剂组成，其中基料的成分包括纤维素醚、高吸水树脂、乙二醛和吡咯烷酮羧酸钠；改性剂的成分包括防腐剂、防霉剂和增强剂。

优选的，所述水、基料和改性剂的重量份配比为100∶1～4∶0.2～0.5。

优选的，所述基料是由80～90重量份纤维素醚、5～10重量份高吸水树脂、1～10重量份乙二醛和1～5重量份吡咯烷酮羧酸钠组成。

优选的，所述纤维素醚为复合型纤维素醚，具体是由50～80重量份羟丙基甲基纤维素、10～30重量份聚阴离子纤维素和20～40重量份羟乙基纤维素组成。

优选的，所述改性剂是由20～30重量份防腐剂、30～40重量份防霉剂和30～50重量份增强剂组成。

优选的，所述防腐剂是由10～30重量份山梨酸钾、50～70重量份丙酸钙和10～20重量份D-异抗坏血酸钠组成。

优选的，所述防霉剂是由50～70重量份苯甲酸钙和30～50重量份脱氢乙酸组成。

优选的，所述增强剂是由30～50重量份碳酸钙、30～40重量份硫酸钙、10～20重量份碳酸氢钙和10～20重量份氢氧化钙组成。

优选的，所述高吸水树脂选用抗盐碱型高吸水树脂。该抗盐碱型高吸水树脂可直接从市场上购买得到，如丹森科技生产的DS128高吸水树脂等。

本发明的有益技术效果是：