礦用多能效水泥基封孔材料的實驗研究.pdf

1、我國煤礦瓦斯災害頻發(fā)，瓦斯治理形勢嚴峻。瓦斯抽采和多數(shù)瓦斯治理措施均需通過實施鉆孔來實現(xiàn),鉆孔封孔質量直接影響鉆孔能效的發(fā)揮。目前，我國煤常用的封孔材料常常不能滿足實際封孔要求，直接影響鉆孔瓦斯抽采效率和瓦斯治理措施的有效實施，威脅煤礦安全生產(chǎn)。水泥基封孔材料是目前我國煤礦用量最大，應用最為廣泛的封孔材料之一。針對水泥基封孔材料存在:井下高濕環(huán)境下凝固時間長、早期強度低，易收縮產(chǎn)生裂隙和抗沖擊性能差的問題，對其進行改性處理，將在很大程度

2、上改善我國煤礦鉆孔封孔質量的形勢，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文主要進行了以下實驗研究:
　　針對水泥基封孔材料在煤礦高濕環(huán)境條件下凝固時間長，早期強度低的問題，對一種新型硫酸鋰復合早強劑進行研究。借助SEM、DTA等測試手段，利用正交實驗研究了高相對濕度情況下，不同組成和配比下硫酸鋰復合早強劑對封孔水泥早期強度的影響。當復配早強劑的組成為硫酸鋰1.0％，聚羧酸0.3％，三乙醇胺0.03％，摻量為膠體總質量的1.3％時，測試結果表明

3、，1d抗壓強度為空白組的556％。硫酸鋰早強劑并不改變水化產(chǎn)物種類，能促進水泥水化膜的破裂，加速水泥誘導期的結束，提高封孔水泥早期強度。
　　針對水泥基封孔材料易收縮變形，產(chǎn)生裂隙的問題，對一種常用的水泥膨脹劑進行改性研究。基于微膠囊包裹技術和水泥“強度-膨脹協(xié)調(diào)發(fā)展”理念，對該種膨脹劑進行微膠囊包裹，以乙基纖維素為囊壁材料，控制芯/壁質量比為5∶1，水浴溫度75℃，利用油相分離法制得微膠囊膨脹劑。實驗組較基準組膨脹率終值提高25

4、.58‰。借助SEM、XRD等測試手段，對微膠囊及改性水泥的微觀形態(tài)和水化產(chǎn)物進行分析，得出乙基纖維素膜層緩控釋放膨脹劑參與水化反應，改性水泥中鈣礬石結構密實，膨脹能得到合理利用。
　　為提高深孔預裂爆破水泥基封孔材料抗沖擊性能，采用水性環(huán)氧樹脂改性封孔水泥。采用SEM等測試手段，通過試驗得出水性環(huán)氧樹旨E-51的合適摻量為10％，實驗組抗沖擊性能為基準組的2.25倍。環(huán)氧樹脂在水泥環(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