一种封孔材料用添加剂及利用该添加剂制备的新封孔材料及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种封孔材料用添加剂及利用该添加剂制备的新封孔材料及使用方法，属封孔材料领域。本添加剂含有岩粉，并按固体速凝剂、岩粉、铝粉的量比为50:50:1.25～1.528(wt)配制而成，可用于配置新封孔材料。该添加剂还可在现场配制封孔材料，将封孔材料注入工作面上后，封孔材料快速凝固和膨胀，实现加固封闭效果。本添加剂配制的封孔材料可用于煤矿石门揭煤煤体加固封孔、煤矿瓦斯压力测定封孔。该添加剂无毒、无害、无污染，能够有效封堵钻孔瓦斯抽采松动裂隙带，提高了钻孔的密封性；与水泥砂浆相比，还缩短了封孔时间，减少了工作人员的劳动强度；本添加剂成本业大幅下降，总体具有良好的经济社会效益。
【专利说明】一种封孔材料用添加剂及利用该添加剂制备的新封孔材料及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿石门揭煤煤体加固及瓦斯压力测定封孔材料添加剂，具体涉及一种封孔材料用添加剂及利用该添加剂制备的新封孔材料及使用方法。
【背景技术】
[0002]瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本性措施。我国煤矿瓦斯抽采过程中，大多数矿井的瓦斯抽采量不达标，其原因关键在于瓦斯抽采钻孔封孔效果满足不了工程要求。针对该技术难题，提出了揭煤煤体加固及瓦斯压力测定封孔添加剂，能够有效封堵钻孔周围裂隙，提高封孔质量。目前常用的封孔材料如:速凝高强膨胀性矿山封孔材料，其专利号为201010172263，公告日是2010年9月29日。速凝高强膨胀性矿山封孔材料由高铝水泥45~50份,柠檬酸0.05~0.2份,石灰10~15份,石骨35~40份,十二烷基硫酸钠
0.8~1.2份配制而成，该材料可在高水灰比的条件下快速凝固，凝固过程中体积膨胀(I天最大自由膨胀率可达10%以上)，但是其配料复杂且不易获得，不具有可操作性。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种封孔材料用添加剂，在保证封孔质量、封孔效果和一次封孔成功率的基础上，解决现有封孔材料配料复杂、成本高等问题。
[0004]本发明另一目的是提供利用该添加剂制备的新封孔材料及使用方法。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案如下:
[0006]一种封孔材料用添加剂，其组成包括固体速凝剂、岩粉、铝粉，所述岩粉是惰性岩粉，包括但不限于石灰岩粉。所述铝粉是为工业铝粉，粒径为10~100μπι。铝粉和现在常用的AEA就膨胀性进行对比试验表明，铝粉不仅膨胀效果较好而且其成本大幅降低。所述固体速凝剂是现有水泥用常规固态速凝剂。
[0007]所述添加剂中，固体速凝剂、岩粉、铝粉的重量比为50:50:1.25~1.528，固体速凝剂、岩粉、铝粉的重量比可进一步优选为50:50:1.389。
[0008]采用上述添加剂可制备一种新封孔材料，其组分包括水、水泥、添加剂，其中水泥与水的重量比为0.8~1.5:1，添加剂用量为新封孔材料总量的7%~15%。另外，为进一步提高封孔材料性能，添加剂用量可进一步优选为新封孔材料总量的8%~10%，所述新封孔材料中水泥与水的重量比可以优选为1.4:1。上述水泥为常用硅酸盐水泥。
[0009]上述一种新封孔材料的使用方法，包括以下步骤:按照材料用量称取水泥、添加剂、水，将水加入到无水封孔材料中并拌合均匀，然后立即将封孔材料注入工作面上后固化膨胀，即可实现封闭效果。
[0010]采用本封孔材料用添加剂还可以制备一种无水封孔材料，该无水封孔材料的组分包括水泥、添加剂，其中添加剂用量为无水封孔材料总量的14%~17%。该无水封孔材料的使用方法，包括以下步骤:按照无水封孔材料:水=1.05~1.55:1的重量比称取无水封孔材料、水，将水加入到无水封孔材料中并拌合均匀，然后立即将封孔材料注入工作面上后固化膨胀，实现封闭效果即可。为进一步提高封闭效果，上述无水封孔材料与水的重量比可进一步优选为1.45:1。
[0011]岩粉量的变化，可以控制混合液凝固后的硬度f值。速凝剂的用量变化可以控制混合物料凝固的初凝用时，缩短工期；铝粉量的变化，可以控制混合液凝固后的体积膨胀率。
[0012]本发明取得的有益效果:
[0013]本添加剂采用固体速凝剂、岩粉、铝粉，自身无毒、无害、无污染，使用结果表明，本添加剂首次使用岩粉来提高封孔材料的强度，并进而通过改善围岩结构来提高封孔效果。
[0014]本发明封孔材料用添加剂及其使用方法，可使得封孔材料迅速膨胀，用于矿井石门揭煤煤体加固封孔、煤矿瓦斯压力测定封孔以及堵漏风等，能够有效封堵钻孔瓦斯抽采松动裂隙带，提高了钻孔的密封性、提高了抽采钻孔的封孔质量，并有效增加封孔材料膨胀后的致密性和钻孔的密封性，改善了煤层瓦斯抽采钻孔周围孔壁内裂隙环境，显著提高了瓦斯抽采效果，延长了钻孔瓦斯的抽采期。与水泥砂浆等现有技术相比，还缩短了封孔时间，减少了工作人员的劳动强度。
[0015]本发明封孔材料用添加剂制得的无水封孔材料使用方便，封孔材料凝结时间短，抗压强度大，可操 作并能保持较好的流动性。
[0016]本添加剂成本得到大幅下降，总体具有良好的经济社会效益，使用其制备的各种封孔材料在我国的煤层钻孔瓦斯抽采封孔中具有重要的推广应用前景。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]按照固体速凝剂、岩粉、铝粉重量比50:50:1.389，称取固体速凝剂、岩粉、铝粉，将其混合均匀即得到本发明的封孔材料用添加剂产品。
[0019]实施例2
[0020]按初凝时间26分钟，终凝时间55分钟的最佳要求，水灰比为1:1.4，称取实施例1添加剂21g,加入100g水与140g水泥的混合物中，进行搅拌使其混合均匀，制得新封孔材料。该封孔材料凝结时间短，抗压强度大，可操作并能保持较好的流动性。
[0021]实施例3
[0022]称取实施例1添加剂21g，与140g水泥搅拌混合均匀，即得无水封孔材料。
[0023]实施例4
[0024]称取161g实施例3无水封孔材料，添加100g水，拌合均匀后通过矿用手动注浆泵把定量的配置好的封孔材料注入到相对封闭的钻孔内，这样封孔材料就能够在一个相对封闭的空间内膨胀，有效提高钻孔的密封性。
【权利要求】
1.一种封孔材料用添加剂，其组成包括固体速凝剂，其特征在于该添加剂还含有岩粉、铝粉；固体速凝剂、岩粉、铝粉的重量比为50:50:1.25~1.528。
2.根据权利要求1所述的一种封孔材料用添加剂，其特征在于所述岩粉是惰性岩粉，包括但不限于石灰岩粉。
3.根据权利要求1所述的一种封孔材料用添加剂，其特征在于所述铝粉是工业铝粉，粒径为10~100 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种封孔材料用添加剂，其特征在于该添加剂中固体速凝剂、岩粉、铝粉的重量比为50:50:1.389。
5.根据权利要求1所述的一种封孔材料用添加剂，其特征在于所述固体速凝剂是现有水泥用常规固态速凝剂。
6.一种利用权利要求1-5所述添加剂制备的新封孔材料，其特征在于新封孔材料的组分包括水、水泥、添加剂，其中水泥与水的重量比为0.8~1.5:1，添加剂用量为新封孔材料总量的7%~15% ;所述水泥为硅酸盐水泥，进一步的水泥与水的重量比为1.4:1。
7.根据权利要求6所述的一种新封孔材料，其特征在于添加剂用量为新封孔材料总量的8%~10%。
8.—种权 利要求7所述的新封孔材料的使用方法，其特征在于:按照材料用量称取水泥、添加剂、水，将水加入到无水封孔材料中并拌合均匀新封孔材料，然后立即将新封孔材料注入工作面上后固化膨胀，实现封闭效果即可。
9.一种利用权利要求1-5所述添加剂制备的无水封孔材料，其特征在于无水封孔材料的组分包括水泥、添加剂，其中添加剂用量为无水封孔材料总量的14%~17%。
10.一种权利要求9所述的无水封孔材料的使用方法，其特征在包括以下步骤:按照无水封孔材料:水=1.05~1.55:1的重量比称取无水封孔材料、水，将水加入到无水封孔材料中并拌合均匀，然后立即将封孔材料注入工作面上后固化膨胀，实现封闭效果即可；进一步的，无水封孔材料与水的重量比为1.45:1。
【文档编号】C04B22/04GK103992780SQ201410220610
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】杨胜强, 伦嘉云, 石斌, 赵欢欢, 张淦星, 李浩威, 谢兵兵 申请人:中国矿业大学