新型双阶段膨胀封孔注浆材料研究

针对目前封孔注浆材料存在析水、注浆后泄漏、凝固速度慢、凝固后收缩等缺点,借鉴高水材料和加气混凝土研究成果,以硫铝水泥熟料、石膏及生石灰为主料,柠檬酸、膨润土、铝粉及多种添加剂为辅料,通过三角坐标图、正交设计等实验方法,研发出一种新型双阶段膨胀封孔注浆材料。该材料与水混合后,在初凝点和终凝点之间通过有效加气反应促使料浆体积膨胀,实现对封孔注浆段浆液漏失的补偿及对钻孔周围裂隙的封堵;并可在凝固硬化阶段再次通过钙矾石结晶微膨胀实现对微细裂隙的进一步密封压实。性能测试表明,该材料具有高水灰比（1.2∶1）、速凝、早强、膨胀性好（可达15%）、强度适中、抗渗透性好等优点,且其凝结速度能够与施工进度良好吻合,在封孔注浆领域具有较好的应用前景。     

复合瓦斯抽采钻孔密封材料的性能及膨胀机理研究

介绍了一种以普通硅酸盐水泥、高铝水泥熟料、石膏、石灰为主体的复合瓦斯抽采钻孔密封材料,并测定了该材料的膨胀率、膨胀时间、凝固时间和强度等特性。研究表明,所研制的复合瓦斯抽采钻孔密封材料具有一定的膨胀性,速凝早强,能满足瓦斯抽采钻孔注浆密封的要求。其既具有水泥材料的高致密性,又具有聚氨酯类材料的膨胀性能,且价格低廉。     

瓦斯抽采钻孔封孔段注浆密封全过程分析

为了分析瓦斯抽采钻孔封孔段注浆密封过程中封孔材料对钻孔密封性的影响,采集不同矿区水泥基封孔材料,在实验室测试其黏度、膨胀率、析水率、凝结时间及凝固后的强度参数指标,从前期封孔材料注浆到后期固结密封全过程分析各指标对钻孔密封的影响。结果表明:封孔材料前期注浆时浆液黏度是衡量其流动性的关键指标,浆液黏度上升越快,流动性降低越快,封堵钻孔围岩裂隙的难度越大;中期注浆完成后,不同材料表现出膨胀性和析水性,材料的膨胀特性可为钻孔围岩提供支护作用,提高钻孔封孔段异质结构的稳定性和完整性,材料的析水性会造成钻孔壁面与封孔材料分离,漏气通道增加,密封性降低;封孔材料后期凝固后的强度与煤体差异较大形成不稳定异质结构,在应力作用下,不稳定异质结构裂隙发育,密封性降低。     

新型CF封孔材料的膨胀作用机理及其关键影响因素实验研究

为了探究自主研制的新型CF封孔材料各组分及水料比对其膨胀性能的影响,基于该CF封孔材料的化学膨胀机理,确定了影响膨胀性能的关键影响因素;通过单因素实验探究了各关键影响因素对CF材料膨胀性能的影响,并根据中心组合(Box-Behnken)实验设计原理,应用响应(曲)面分析法(RSM)进一步确定了各关键影响因素对其膨胀性的显著性大小,得出了最优实验参数。实验结果表明:各关键影响因素的显著性排序为:铝粉掺量(掺有等量Ca O)水料比石膏掺量;并结合现场实际情况,以CF封孔材料膨胀率为主要指标,同时考虑凝结时间和强度,得出最优实验参数为:铝粉掺量0.56%(掺有等量的Ca O)、石膏掺量2%、水料比0.6。     

封孔注浆材料的试验研究

通过实验室对普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配的注浆水泥的性能研究,介绍了主要外加剂和水灰比对注浆水泥性能的影响,探讨了注浆水泥的凝结时间、流动性、膨胀性、强度等之间的关系,制备出了即具有早强、高强特性,又具有可操作、微膨胀、凝结时间可调的注浆水泥。     

铝酸盐水泥掺入量对瓦斯抽采封孔注浆材料性能影响

针对水泥基注浆材料流动性低、凝结时间长、无法对孔壁提供主动支护力以及材料性能之间存在的互变关系不明确等问题,通过试验改变铝酸盐水泥的掺入量,探究铝酸盐水泥掺入量对材料流动性、凝结时间、膨胀量和抗压强度的影响,分析铝酸盐水泥在材料固化机理和膨胀机理中的作用,研究材料膨胀量与抗压强度之间的互变关系,通过试验配比优选3组材料进行工业性试验,得到适用于瓦斯钻孔封孔的注浆材料。结果表明:铝酸盐水泥通过参与材料水化反应,降低材料流动度、缩短材料凝结时间;铝酸盐水泥通过改变浆体的碱性环境和水化产物的生成量,控制材料膨胀量、提高材料强度;材料膨胀源主要来自于气相膨胀、钙矾石膨胀、氧化钙和氧化镁水化膨胀;材料的滞留气体能力是材料膨胀量与抗压强度之间的关系纽带。     

某铅锌矿破碎带注浆加固之新型无机高强材料性能试验研究

随着开采深度的增加,对注浆材料的强度及固结效果提出了更高的要求,针对某铅锌矿破碎带对高强注浆材料的需求,研制一种新型无机高强材料,以增强注浆材料的强度及固结效果有利于提高开采的安全性,解决破碎带问题。以一种水泥基无机注浆加固材料为基础材料,对硅灰、矿粉、偏高岭土及聚丙烯纤维素四种添加剂的掺量开展正交试验,通过对单轴抗压强度、体积膨胀率极差、均值分析比较得出最佳配比。结果表明：硅灰掺量为0.2%、矿粉掺量为0.1%、偏高岭土掺量为12%、聚丙纤维素掺量为0.05%时,注浆材料强度、膨胀性最佳并且注浆材料固化体的韧性较好,3d、7d注浆材料的最大单轴抗压强度分别为57.47MPa、63.33MPa,体积膨胀率分别为2.78%、3.15%。研制的新型无机高强注浆材料的强度高、膨胀性好,且注浆材料固化体的韧性好,具有较高工程推广价值及应用价值。     

FZ-H800巷道注浆堵水加固水泥基外加剂试验研究

针对目前注浆材料常出现回弹率大、早期强度不够、抗渗抗裂性能不佳等问题,研制了FZ-H800注浆专用水泥基外加剂。对该外加剂不同掺量的浆液进行试验,通过"BGF-7型指针式压浆剂凝结时间测定仪"、无侧限抗压仪、抗渗性测试和自主研发的膨胀率测试装置分别测出配方浆液的凝结时间、抗压强度、抗渗性和膨胀率。通过分析可知,最佳外加剂掺量为10%,常温下10%外加剂掺量的配方浆液初凝时间184 s、终凝时间339 s,凝结时间快;7 d可达45 MPa,28 d强度可接近或达到70 MPa;抗渗等级可达P8以上;膨胀率可达到0.31。FZ-H800注浆专用水泥基外加剂具有凝结快、早强、抗渗性高、微膨胀等特点。     

膨胀型浆体的膨胀材料若干问题研究进展

弱层理面急倾斜岩层内巷道顶板层状岩体易产生“顺层滑移”破坏,利用膨胀型浆体对弱层理面进行 注浆,产生“先挤后黏”的注浆加固效果,提高顶板围岩的强度和完整性,能较好地解决这一问题。针对膨胀注浆加 固支护技术,提出了膨胀型浆体概念,分析了膨胀型浆体的膨胀作用机理。如何选择膨胀材料是配制膨胀型浆体 的关键问题。通过对各类膨胀型材料的发展历程和国内外研究现状进行总结,论述了各类膨胀型材料的膨胀机 理。从膨胀发育时间、体积膨胀率、力学强度、膨胀应力4 个方面分析了膨胀型材料的特性,选定HSCA-Ⅱ型静态 破碎剂为膨胀源进行了膨胀型浆体配比试验、体积膨胀率试验、力学强度试验,分析了静态破碎剂-膨胀型浆体的 膨胀发育时间、体积膨胀率和力学强度特征。研究表明：随着静态破碎剂掺量增大,静态破碎剂-水泥新型膨胀型 浆体的抗压强度减小,膨胀发育时间延长、体积膨胀率增大;静态破碎剂-水泥新型膨胀型浆体的膨胀发育时间合 理、体积膨胀率较大、自身强度较高、膨胀应力能在支护岩体中提供挤压力,具有良好的工程应用意义。为实现良 好的工程应用效果,后期还需要在膨胀材料优选及研发、膨胀型浆体膨胀机理、膨胀型浆体-岩体力学行为、膨胀型 浆体膨胀—固化—流动耦合作用机制、膨胀型浆体协同支护理论与技术等方向开展大量的理论及试验研究。     

高水速凝材料在回采巷道注浆加固中的应用研究

影响回采巷道围岩稳定性的因素较多,而回采巷道围岩稳定性控制关系到整个矿井的安全生产,目前注浆加固是回采巷道围岩控制的最有效方法之一。高水速凝材料可以根据工程特性控制凝结时间,并且后期强度可以提高较快。通过材料加固机理的分析,对高水速凝材料在回采巷道围岩稳定性加固应用进行了研究。     

适于弱胶结软岩的新型冻结孔封孔材料性能及微结构研究

我国西部地区的弱胶结软岩,岩石强度低,遇水泥化,当采用全深冻结时,冻结壁解冻后时常出现下部冻结管串水,导致工作面涌水和淹井的安全事故。针对这些问题,本文研究适于这种地层的新型冻结孔封孔材料的工作性、强度以及受冻后的抗渗性,并从受冻后的材料的孔结构和SEM形貌来探讨其机理。结果表明：新型冻结孔封孔材料具有很好的流动性,且流动度损失小,浆体的保水性好,无泌水;其3,28 d的抗折、抗压强度都明显高于普通水泥浆,且经受-30 ℃的低温受冻28 d后的强度损失小;新型冻结孔封孔材料受冻后,开始出现渗水的水压以及渗水范围扩大时的水压要比普通水泥浆封孔材料提高1~2 MPa。微观试验表明：新型封孔材料与普通水泥浆封孔材料相比,总孔隙面积降低、中值孔径减小、孔隙率降低,容重和表观密度增加,混凝土结构密实。     

一种瓦斯抽放钻孔套管及封孔新工艺设计

为提高瓦斯管理能力,防止综采工作面发生瓦斯超限或积聚现象,提出了一种安全、可靠、高效的内套袖套管工艺及配套的封孔工艺。以布尔台煤矿42106综放工作面为研究背景,针对其瓦斯抽放方面存在的不足,明确新工艺所需满足的要求,从套管、封孔材料等方面进行了工艺设计;分别开展地面和井下试验后,确定了套管工艺采用内套袖套管工艺,封孔工艺采用“两堵一注”的方式,两端孔口利用强度高、凝结快的无机充填材料封孔,钻孔中段利用凝结较慢但成本较低的水泥封孔;最后,将确定的工艺方案进行了应用和推广。实践结果表明,该新工艺在保证采空区插管抽放效果的同时,经济效益显著,安全效益突出。     

采用PU矿用密封胶提高瓦斯抽采浓度的探讨

大湾煤矿现在采用的封孔方式是水泥封孔,不仅劳动强度较高,而且封孔的气密性和牢固性等都欠佳,致使瓦斯抽采浓度不高,瓦斯利用率较低。采用PU矿用密封胶成功密封瓦斯抽采钻孔后,大大提高了瓦斯抽放浓度,确保了工作面的安全生产,取得了明显的社会效益和经济效益。     

特殊地质条件封孔工艺的研究与应用

针对煤层松软、顶底板岩层裂隙发育、具有邻近煤层等特殊地质条件下钻孔封孔质量差、漏气严重而导致测压失败及抽采浓度及流量较低等问题,应用双聚氨酯-压力黏液封孔法,对封孔工艺进行改进,能有效密封围岩裂隙、提高封孔质量,并在东华集团公司北辰煤矿进行了对比试验。结果表明,采用新型封孔工艺可真实测出煤层原始瓦斯压力,有效提高了瓦斯抽采浓度及流量,保障了煤矿安全生产。     

高水速凝材料在瓦斯抽采钻孔注浆封孔中的优化试验研究

为解决土城煤矿13171瓦斯底抽巷穿层抽采钻孔封孔质量差、抽采负压小、抽采浓度低问题,对不同配比的高水速凝材料进行性能测定及“两堵一注”封孔优化试验。试验发现:含水率增量对强度变化影响很大,随着含水率的增加,强度降低直线上升;水料比在6∶1至9∶1时,衰减程度较小,水料比大于9∶1时,衰减程度最大可达54%;综合单孔瓦斯浓度衰减及注浆成本,将水料比9∶1作为最佳的材料配比。     

新型高水材料封孔技术在新景公司的应用

针对新景公司3218工作面瓦斯抽采效果不好的问题,提出了一种新型高水材料瓦斯抽采封孔技术,并与传统封孔技术进行对比试验。该试验分别采用高水材料和水泥砂浆对钻孔进行封孔并对各参数进行比较。结果表明:高水材料的钻孔瓦斯浓度高于水泥砂浆的钻孔瓦斯,高水材料的瓦斯抽采达标时间比水泥砂浆的瓦斯抽采达标时间提前105 d,高水材料封孔的成本低于水泥砂浆封孔的成本。     

聚氨酯水泥浆封孔技术在新景矿的应用

 摘要：根据阳煤集团新景矿瓦斯抽放孔采用聚氨酯封孔,抽放效果差的现象,通过对瓦斯抽放孔巷道的应力变化和裂隙进行研究,改进封孔参数和工艺,得出了适合阳煤集团新景矿瓦斯抽放孔的封孔工艺技术,即聚氨酯水泥浆双重封孔工艺技术,通过现场应用表明,该技术能有效提高瓦斯抽放效率。     

柔模无机充填材料在巷道快速密闭中的应用

巷道快速密闭是防治煤矿自燃发火常用的技术,其中密闭充填材料的研究意义重大。通过室内正交实验研究了柔模无机充填材料不同配比的坍落度、稠化悬浮性、凝结时间、收缩性及抗压强度。优选出柔模无机充填材料配比,并用于巷道快速密闭实践工程。结果表明：影响料浆流动性能最主要的因素为悬浮剂掺量和水灰比。为保证浆液具有良好的流动性能,悬浮剂掺量应为2.5%,水灰比控制在0.43~0.46;当水灰比为0.46,增强剂掺量为1%时,强度较大;稠化悬浮性能测试及后期收缩性能测试表明浆液水灰比降低,悬浮剂增大,该性能更好;综合各影响因素及各个指标的重要程度,优化出配方在张家峁煤矿13102工作面成功应用。研究成果为巷道快速密闭无机充填材料的配比提供了借鉴。     

新型煤炭阻燃剂FSA及其应用

介绍一种新型煤炭阻燃剂FSA的阻燃机理及其在煤矿安全工程领域的应用。该阻燃剂将煤由可燃物改性为不可燃的工程材料，可广泛应用在煤矿井下临时密闭、封堵溜煤眼、工作面上、下隅角砌墙阻断漏风通道及提高工作面上、下隅角瓦斯抽放率的工作中，在现场取得了很好的效果，有较高的推广应用价值。     

矿用新型无机固化膨胀充填材料特性试验研究

为了防治采空区或巷道等区域漏风引起的煤层自然发火,开发了一种以水泥和粉煤灰为骨料的新型无机固化膨胀充填材料,并研究了该材料的组分配比对其初凝时间、抗压强度及膨胀倍率的影响。该材料集无毒、封堵、膨胀、抗压于一体,是一种可以有效封堵漏风通道的新型矿用防灭火材料。