矿用水泥基注浆材料的发展及展望

水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、提高结石体力学特性并获得高性能、多功能和绿色环保注浆材料的有效途径.本文提出了矿用注浆材料体系框架,包括注浆理论、注浆材料、注浆设备、注浆工艺及工程应用;综述了近年来矿用水泥基注浆材料的研究成果,包括超细水泥基注浆材料、粉煤灰-水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和其他类水泥基注浆材料,如聚氨酯-水泥、氧化石墨烯-水泥、纳米材料-水泥、活化煤矸石/矿渣-水泥、纤维-水泥基材料,归纳了不同矿用水泥基浆液的优点、缺点及工程应用条件;介绍了矿用水泥基注浆材料在煤矿围岩加固、矿山充填、堵水防渗及钻孔封堵领域的工程应用,并展望了矿用水泥基注浆材料的发展趋势,为我国煤矿注浆材料的研发指明方向.     

缩水甘油封端聚氨酯的合成及其改性环氧树脂的粘合性能

详细介绍了用缩水甘油将端异氰酸酯预聚物转变为环氧封端聚氨酯的合成方法，考察了温度对反应速度的影响，并利用付利叶变换红外光谱仪快速跟踪技术，证实了反应主要发生在预聚物的异氰酸酯基与缩水甘油的羟基上；在８０℃反应前期环氧峰略有降低，说明有少量环氧基发生反应。环氧封端聚氨酯加热到１００℃发现有凝胶出现，在贮存中粘度略有增加。另外还考察了缩水甘油封端聚氨酯与Ｅ－５１环氧树脂及三乙烯四胺固化体系的粘合性能。当软段含量＜２５％时，剪切强度和剥离强度均提高；当软段含量＞３０时，剥离强度提高而剪切强度降低；当软段含量在２５％～３０％之间时，强度变化较复杂。     

水泥-粉煤灰注浆材料的研发与应用

为解决矿山煤层底板承压水威胁区域的加固问题,从不同粉煤灰掺量、不同水灰比、不同固相质量比的硬化体强度、浆体凝结时间和黏度之间的相互关系,对粉煤灰注浆材料进行了系统的研究,提出了具有早强性和可注特点的复配方案,采用活化粉煤灰(其组分质量百分比为粉煤灰∶生石灰∶元明粉=76.22∶22.26∶1.52)作为注浆掺合料,另加入早强剂,配制出新型水泥——粉煤灰注浆材料.通过工程的实际应用表明,该注浆材料不仅符合现行注浆材料检验标准,而且很好地满足了煤层底板注浆加固堵水的要求.     

聚氨酯矫形材料的制备与性能的研究

本文对聚氨酯矫形材料的制备方法与性能进行了研究。选择了适宜的催化剂和稳定剂体系,使材料具有较短的固化时间和较长的贮存稳定性。村料的力学性能及对x射线的穿透能力均优于石膏绷带。     

慢回弹聚氨酯发泡材料的隔声性能研究

研究慢回弹聚氨酯发泡材料的形态结构、透气性能及对材料隔声性能的影响.结果表明:透气性差,泡孔越大且分布越均匀的材料其隔声性能较好;钢渣粉的加入,降低了材料的透气性,但能有效提高材料的隔声性能.材料的隔声性能在厚度较小时随着厚度增加而增加,但是当厚度超过5 cm后,材料的隔声量增加趋缓.     

一种两性聚氨酯的制备及性能研究

以自制的N,N-二羟乙基甘氨酸(Bicine)为亲水扩链剂,制备两性的聚氨酯微乳液.利用傅里叶红外光谱对两性聚氨酯的结构进行结构表征,证实了Bicine作为亲水性扩链剂引入到水性PU链上.研究表明,两性聚氨酯在酸性和碱性介质中均能形成稳定的水分散液,且乳液粒子形状规则,粒径分布窄.两性聚氨酯的等电区在5.6～8.0之间,具有较宽的应用范围.     

顺煤层定向长钻孔水力压裂煤层增透技术及试验研究

为了提高顺煤层钻孔瓦斯抽采效果,在分析井下煤层水力压裂技术发展现状及其增透机理的基础上,结合定向长钻孔施工技术与煤层水力压裂增透强化抽采技术,提出了顺煤层定向长钻孔裸孔坐封、水力压裂增透技术工艺。鉴于赵固二矿二1煤层中等偏硬、厚度大、瓦斯含量高等特征,选择该矿井二1煤层进行长钻孔整体压裂试验。结果表明:采用煤层长钻孔孔内封隔器裸孔坐封方式能够满足赵固二矿水力压裂煤层段密封需要;注水压裂过程压力上升平稳,泵压和流量达到设计要求;工具串回收过程无塌孔和卡阻现象,顺层长钻孔孔内封隔器裸孔坐封和压裂工艺达到预期目标;整体水力压裂影响半径最大达到38 m(单侧),压裂钻孔百米钻孔瓦斯抽采量比常规顺层钻孔有了较大提升。     

浆液浓度对双液注浆材料凝胶时间影响的试验研究

选用不同稠度的水泥浆及不同浓度的水玻璃,进行水泥—水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验,4种W/C与4种0Bé共设计16组配比,通过对实验数据的整理和分析,得出浆液浓度对水泥—水玻璃双液注浆材料凝胶时间的影响关系.     

HGM质量分数和环境温度对水泥基隔热注浆材料性能的影响

为了满足高地温隧道建设中隔热注浆材料需要,采用偏高岭土取代部分水泥配制浆液,并加入空心玻璃微珠（hollow glass microspheres,HGM）提高隔热性能。在模拟的地热环境中,探讨碱激发剂质量分数对水泥-偏高岭土注浆材料抗压强度的影响以及HGM质量分数和环境温度对注浆材料性能的影响。结果表明：激发剂在最佳质量分数1%时可提高抗压强度15.89%,随着HGM质量分数增加,凝结时间会延长,注浆材料抗压强度、抗渗性和导热系数降低;养护温度升高会缩短凝结时间、降低注浆材料导热系数,并使结石体28 d抗压强度和抗渗性先升高后降低;当养护温度超过50℃时,结石体后期抗压强度出现倒缩。SEM和孔隙率分析表明,40℃养护形成的结石体孔隙率最低,HGM被水化产物包裹较好,但界面结合力尚需增强。     

水溶性聚氨酯在高寒地区的应用性能研究

研究水溶性聚氨酯纯固结体及其浆材模拟灌浆的低温性能，探索适合高寒地区环境特点的工程修补防渗堵漏灌浆材料。     

粉煤灰对双液注浆材料性能影响的试验研究

在固定水泥浆稠度及水玻璃浓度的前提下,调整粉煤灰掺量设计10组配比,进行水泥-水玻璃双液注浆材料的配合比设计与试验研究,通过对实验数据的整理和分析,得出粉煤灰对水泥-水玻璃双液注浆材料凝胶时间与固结强度的影响关系.     

二氧化硅含量对形状记忆聚氨酯杂化材料性能的影响

以形状记忆聚氨酯(SMPU)为基体,正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,固体酸对甲基苯磺酸(PTSA)为催化剂,通过溶胶-凝胶法制备SMPU/SiO2有机-无机杂化材料。通过SEM、TGA和万能试验机等对材料的形貌结构、热力学和形状记忆性能进行测试和分析。结果表明:随着二氧化硅(SiO2)质量分数的增加,杂化材料的耐热温度有所提高;二氧化硅的加入,对杂化材料的力学性能和形状记忆性能具有较大的影响,在二氧化硅质量分数为2.7%时,杂化材料在具有良好的拉伸强度和模量的同时,仍然能保持较好的形状回复性能。     

新型无机介孔材料抗菌性能的研究

综述了无机介孔材料的分类、制备方法及其合成机理;无机抗菌材料的分类、抗菌机理及其抗菌性能评价.分析了国内外对抗菌无机介孔材料的研究现状和目前存在的问题,提出了该类材料今后的研究和发展方向.     

立方氮化硼材料的制备、性能及应用

介绍了立方氮化硼单晶、聚晶立方氮化硼、氮化硼纤维材料的制备、性能及应用,对聚晶立方氮化硼的特殊性能和其作为刀具材料的应用进行了特别的分析,并指出了氮化硼的发展趋势     

增强聚氨酯泡沫复合材料耐深水性能的研究

制备出一种空心微珠增强聚氨酯泡沫复合材料。探讨了微珠含量和水压对该材料吸水性能的影响，结果表明水压对该材料的吸水性影响显著，材料在4MPa的水压吸水率最高达40％。在相同压力下，保留材料表皮及在表面覆盖涂层可以大大减少水的渗透。测定了材料在7MPa静水压力下三维方向上的应变值。在逐步加压的过程中获得了材料的压力应变曲线。结果表明材料在加压过程中表现出较好的尺寸稳定性，最大体积收缩率仅为0．84％。     

带压穿孔工艺改进及在塔里木油田的应用

带压穿孔技术适用于塔里木油田自喷油井、气井和注水井等含有封隔器的完井管柱修井作业,在现场施工中存在管柱内通径不足、穿孔瞬间流体激变以及器材承压能力不足的问题。改进现有带压穿孔工艺,提出小井眼穿孔技术和穿孔瞬间流体控制方法,达到增大穿孔直径和维持油、套管压力平衡的目的,从而解决了封隔器解封难、生产通道阻塞和油套无法循环等井下问题,降低了井控风险。     

增量填充改性聚氨酯泡沫的制备及性能研究

硬质聚氨酯泡沫具有突出的绝热保温性能和防水性能,导热系数为0.025-0.035W/(m·k)左右,广泛应用于冷藏冷冻设备及冷库、绝热板材、墙体保温、管道保温、储罐的绝热等方面.作为保温材料的硬质聚氨酯泡沫,除绝热保温性能外,还应具有较高的压缩强度、模量和尺寸稳定性.加入无机刚性填料是达到上述目的的重要途径,但往往会对...     

江汉油田带压作业配套井下工具研究及应用

结合江汉油田油水井带压作业施工的实际需求,开展了带压作业配套井下工具研究,设计出不同类型的油管内密封工具、带压冲砂洗井工具、完井工具等,基本解决了江汉油田各类型油水井带压作业施工井下工具配套问题,在现场施工中取得了较好应用效果。     

含氟水性聚氨酯的合成及疏水性能研究

通过分子设计,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二乙醇胺(DEA)、六氟正丁醇为原料先合成端羟基含氟二元醇,然后将其作为原料制备出含氟量不同的5种水性聚氨酯(含氟量分别为0%, 2%, 4%, 6%, 8%),并采用两浸两扎工艺用含氟水性聚氨酯处理棉布.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振光谱(~1H-NMR)对端羟基含氟二元醇进行了表征、对含氟水性聚氨酯乳液特性及胶膜进行了性能测定.结果表明,随着氟含量的增加,水性聚氨酯乳胶粒径逐渐增大,乳液粘度逐渐下降;胶膜耐水性逐渐提高;当氟含量为0%～8%时,处理后的棉布水接触角由68°变为108°,提高了棉布的疏水性.     

聚氨酯泡沫保温材料的制备及性能初探

通过对发泡剂和国产聚醚的筛选,研制一种硬质聚氨酯保温材料,其泡沫的主要性能指标为:平均芯密度41.8 kg/m3,10%压缩强度158.4 kPa,导热系数0.014 W/(m·K).结果表明,以正戊烷为发泡剂的硬质聚氨酯泡沫具有泡孔均匀、规整及导热系数低等性能特点.