本發(fā)明涉及一種礦用煤屑基封孔注漿材料及制備封孔工藝，屬注漿材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鉆孔瓦斯抽采可快速降低煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，消除煤層突出危險(xiǎn)性，是治理煤礦瓦斯災(zāi)害事故最有效的技術(shù)措施，還可將抽采出的瓦斯氣體作為清潔燃料使用。鉆孔封孔質(zhì)量是決定瓦斯抽采效果的關(guān)鍵，若封孔材料無法充分密封鉆孔，將導(dǎo)致鉆孔抽采發(fā)生漏氣，降低瓦斯抽采效率，甚至存在瓦斯抽采管路爆炸的隱患。由于傳統(tǒng)封孔材料中，水泥砂漿材料固化后易收縮干裂；聚氨酯材料發(fā)泡速度過快、操作不易控制，固化后遇水軟化收縮；粘液封孔材料容易通過鉆孔周圍裂隙發(fā)生漏失、并且封孔成本較高。由于傳統(tǒng)封孔材料存在以上缺陷，導(dǎo)致封孔效果不理想，難以充分預(yù)抽煤層內(nèi)賦存的瓦斯氣體，對(duì)煤礦井下安全生產(chǎn)仍存在隱患，因此針對(duì)這一問題，迫切需要開發(fā)一種全新的鉆孔封堵注漿材料和與之相應(yīng)的制備封孔工藝，以滿足實(shí)際使用的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就在于克服上述不足，提供一種礦用煤屑基封孔注漿材料及制備封孔工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種礦用煤屑基封孔注漿材料，由以下質(zhì)量份數(shù)物質(zhì)構(gòu)成：煤屑15.87~28.65%、粘結(jié)劑28.65~31.75%、交聯(lián)劑0.48~0.93%、膨脹劑0.32~0.62%、增強(qiáng)劑3.17~6.17%、增韌劑0.14~0.63%、偶聯(lián)劑0.16~0.57%，余量為水。

進(jìn)一步的，所述的煤屑為直徑為2mm以下煤粉顆粒。

進(jìn)一步的，所述的粘結(jié)劑為脲醛樹脂。

進(jìn)一步的，所述的交聯(lián)劑為乙二酸。

進(jìn)一步的，所述的膨脹劑為碳酸鈣。

進(jìn)一步的，所述的增強(qiáng)劑為硅粉，目數(shù)為200~300目。

進(jìn)一步的，所述的增韌劑為羥丙基甲基纖維素。

進(jìn)一步的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh560。

進(jìn)一步的，所述的膨脹劑為碳酸鈣。

一種礦用煤屑基封孔注漿材料的制備封孔工藝，包括以下步驟：

第一步，煤屑篩選，利用抽采鉆孔施工過程中產(chǎn)生的煤屑顆粒作為封孔材料的基料，利用篩分裝置將煤屑顆粒進(jìn)行篩分至粒徑為2mm以下的煤屑作為原料進(jìn)行存儲(chǔ)備用，對(duì)篩選后不符合使用需要的煤屑單獨(dú)存放；

第二步，初步混料，將第一步選取的煤屑和粘結(jié)劑加入到攪拌裝置內(nèi)，利用攪拌裝置對(duì)煤屑和粘結(jié)劑混合物進(jìn)行單向勻速攪拌作業(yè)，并使煤屑和粘結(jié)劑均勻混合，其中攪拌速度為50~200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為10~30分鐘，攪拌溫度為20℃~50℃；

第三步，二次混合，完成第二部作業(yè)后，在保持第二步混合物攪拌狀態(tài)不變的條件下，依次將水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中進(jìn)行攪拌混合，并使混合物中各物料均勻混合，其中攪拌時(shí)間為15~20分鐘后即可得到成品注漿液，并在制備得到成品注漿液后，保持對(duì)成品注漿液攪拌狀態(tài)不變進(jìn)行保存，以備下個(gè)工序使用；

第四步，封孔作業(yè)，完成第三步并制備得到成品注漿液后，在3~20分鐘內(nèi)，將第三步制備的注漿液通過注漿設(shè)備通入到鉆孔封堵設(shè)備內(nèi)對(duì)鉆孔進(jìn)行注漿封堵即可。

進(jìn)一步的，所述的第三步中，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中時(shí)，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑添加時(shí)的時(shí)間間隔為1~3分鐘。

本發(fā)明所制備的注漿材料，一方面有效的提高注漿材料自身結(jié)構(gòu)的整體結(jié)合性能、壓密、封堵，堵漏效果及耐候性能，另一方面可有效的將鉆孔周圍破碎破碎煤體重新粘結(jié)為連續(xù)整體，有利于提高鉆孔穩(wěn)定性，保證鉆孔長期有效的抽采作業(yè)的需要，同時(shí)還有效的提高了資源回收利用率，在提高注漿材料的高親煤性特性的同時(shí)，極大的降低了注漿材料原料、配備作業(yè)的成本，并可在減少鉆孔施工作業(yè)現(xiàn)場粉塵污染的同時(shí)，極大的減緩了鉆孔封孔施工的施工工藝，便于現(xiàn)場施工操作，提高了鉆孔封孔作業(yè)的靈活性和可靠性，具備廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的制備封孔工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，一種礦用煤屑基封孔注漿材料，由以下質(zhì)量份數(shù)物質(zhì)構(gòu)成：煤屑15.87%、脲醛樹脂31.75%、乙二酸0.93%、硅粉3.17%、碳酸鈣0.32%、羥丙基甲基纖維素0.63%、偶聯(lián)劑0.16，余量為水。

本實(shí)施例中，所述的煤屑為直徑為2mm以下煤粉顆粒。

本實(shí)施例中，所述的硅粉目數(shù)為200~300目。

本實(shí)施例中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh560。

一種礦用煤屑基封孔注漿材料的制備封孔工藝，包括以下步驟：

第一步，煤屑篩選，利用抽采鉆孔施工過程中產(chǎn)生的煤屑顆粒作為封孔材料的基料，利用篩分裝置將煤屑顆粒進(jìn)行篩分至粒徑為2mm的煤屑作為原料進(jìn)行存儲(chǔ)備用，對(duì)篩選后不符合使用需要的煤屑單獨(dú)存放；

第二步，初步混料，將第一步選取的煤屑和粘結(jié)劑加入到攪拌裝置內(nèi)，利用攪拌裝置對(duì)煤屑和粘結(jié)劑混合物進(jìn)行單向勻速攪拌作業(yè)，并使煤屑和粘結(jié)劑均勻混合，其中攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為10分鐘，攪拌溫度為30℃；

第三步，二次混合，完成第二部作業(yè)后，在保持第二步混合物攪拌狀態(tài)不變的條件下，依次將水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中進(jìn)行攪拌混合，并使混合物中各物料均勻混合，其中攪拌時(shí)間為15分鐘后即可得到成品注漿液，并在制備得到成品注漿液后，保持對(duì)成品注漿液攪拌狀態(tài)不變進(jìn)行保存，以備下個(gè)工序使用；

第四步，封孔作業(yè)，完成第三步并制備得到成品注漿液后，在3~20分鐘內(nèi)，將第三步制備的注漿液通過注漿設(shè)備通入到鉆孔封堵設(shè)備內(nèi)對(duì)鉆孔進(jìn)行注漿封堵即可。

本實(shí)施例中，所述的第三步中，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中時(shí)，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑添加時(shí)的時(shí)間間隔為3分鐘。

實(shí)施例2

一種礦用煤屑基封孔注漿材料，由以下質(zhì)量份數(shù)物質(zhì)構(gòu)成：煤屑28.65%、粘結(jié)劑31.75%、交聯(lián)劑0.48%、增強(qiáng)劑6.17%、膨脹劑0.62%、增韌劑0.63%、偶聯(lián)劑0.57%，余量為水。

本實(shí)施例中，所述的煤屑為直徑為2mm以下煤粉顆粒。

本實(shí)施例中，所述的粘結(jié)劑為脲醛樹脂。

本實(shí)施例中，所述的交聯(lián)劑為乙二酸。

本實(shí)施例中，所述的膨脹劑為碳酸鈣。

本實(shí)施例中，所述的增強(qiáng)劑為硅粉，且硅粉目數(shù)為200~300目。

本實(shí)施例中，所述的增韌劑為羥丙基甲基纖維素。

本實(shí)施例中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑kh560。

一種礦用煤屑基封孔注漿材料的制備封孔工藝，包括以下步驟：

第一步，煤屑篩選，利用抽采鉆孔施工過程中產(chǎn)生的煤屑顆粒作為封孔材料的基料，利用篩分裝置將煤屑顆粒進(jìn)行篩分至粒徑為0.5mm的煤屑作為原料進(jìn)行存儲(chǔ)備用，對(duì)篩選后不符合使用需要的煤屑單獨(dú)存放；

第二步，初步混料，將第一步選取的煤屑和粘結(jié)劑加入到攪拌裝置內(nèi)，利用攪拌裝置對(duì)煤屑和粘結(jié)劑混合物進(jìn)行單向勻速攪拌作業(yè)，并使煤屑和粘結(jié)劑均勻混合，其中攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為20分鐘，攪拌溫度為45℃；

第三步，二次混合，完成第二部作業(yè)后，在保持第二步混合物攪拌狀態(tài)不變的條件下，依次將水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中進(jìn)行攪拌混合，并使混合物中各物料均勻混合，其中攪拌時(shí)間為20分鐘后即可得到成品注漿液，并在制備得到成品注漿液后，保持對(duì)成品注漿液攪拌狀態(tài)不變進(jìn)行保存，以備下個(gè)工序使用；

第四步，封孔作業(yè)，完成第三步并制備得到成品注漿液后，在5分鐘內(nèi)，將第三步制備的注漿液通過注漿設(shè)備通入到鉆孔封堵設(shè)備內(nèi)對(duì)鉆孔進(jìn)行注漿封堵即可。

本實(shí)施例中，所述的第三步中，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑加入到第二步混合物中時(shí)，水、交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、膨脹劑、增韌劑和偶聯(lián)劑添加時(shí)的時(shí)間間隔為8分鐘。

本發(fā)明所制備的注漿材料，一方面有效的提高注漿材料自身結(jié)構(gòu)的整體結(jié)合性能、壓密、封堵，堵漏效果及耐候性能，另一方面可有效的將鉆孔周圍破碎破碎煤體重新粘結(jié)為連續(xù)整體，有利于提高鉆孔穩(wěn)定性，保證鉆孔長期有效的抽采作業(yè)的需要，同時(shí)還有效的提高了資源回收利用率，在提高注漿材料的高親煤性特性的同時(shí)，極大的降低了注漿材料原料、配備作業(yè)的成本，并可在減少鉆孔施工作業(yè)現(xiàn)場粉塵污染的同時(shí)，極大的減緩了鉆孔封孔施工的施工工藝，便于現(xiàn)場施工操作，提高了鉆孔封孔作業(yè)的靈活性和可靠性，具備廣泛的應(yīng)用前景。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。