[发明专利]一种致密抗收缩型水泥基封堵材料添加剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种致密抗收缩型水泥基封堵材料添加剂的制备方法，属于封堵材料技术领域。

背景技术

煤矿常用的封孔材有黄泥、粘土、水泥砂浆、聚氨酯、马丽散等。各种封孔材料各有其优缺点，应用最广泛的为水泥和聚氨酯的两堵一注组合。现将煤矿常用的各种封孔材料优缺点介绍如下：黄泥材料具有粘稠度高，取材方便，价格低廉等优点，但黄泥遇水易变软，短时间内不能固化硬结，对封孔不利，且封孔强度不高，干燥易产生裂纹。粘土材料。粘土封孔材料价格很具有竞争力，封孔简单，较粘土有较好的可塑性和抗渗性，较黄泥封孔可靠性更高。其缺点是粘土粘性大，不易送到指定位置，对软硬程度要求较高。粘土不易进行深孔，且易粘在钻上形成空隙漏气。发泡聚氧酯封孔。聚氨酯封孔方便快捷，膨胀倍数高，易于操作，应用较为方便。聚氨酯药液混合后会立即发生反应，一般在5min内，操作时间有限，不适用深孔。一般煤矿使用的聚氨酯不肯承受高压，几乎不能对孔壁形成支护。钻孔壁在围压作用下发生变形破坏，聚氨酯封孔也产生泄漏通道，同时在封孔阶段，聚氨酯的膨胀是在半自由空间内进行，不能产生足够的压力使聚氨酯渗透进入钻裂隙内，对钻孔裂隙进行封堵。在封程中工人直接与化学药液接触的机会较多，容易造成化学伤害，防护装备也增加了封孔成本。现场数据表明，聚氨酯封孔效果不稳定，部分钻孔效果明显，部分钻孔后期抽采浓度仅为5％。

水泥封孔是将水泥熟料与水搅拌混合形成流动水泥砂架，利用注浆装置将浆液注入钻孔内。水泥封孔成本低，原料来源广泛，易于操作，且封深度大。普通水泥封孔对倾斜孔效果较好，尺平钻孔易形成月牙形空隙而漏气。但是水泥水化后会产生干燥收缩，碳化收缩，化学收缩等，水平钻孔中在孔壁与封孔材料间会形成空隙，减少有效封孔段长度降低，甚至形成漏气通道，增大了水平钻孔漏气的可能生。目前，在拌制水泥浆时加入膨胀剂等外加剂来改善水泥浆的性能，弥补水泥浆的干燥收缩、化学收缩和碳化收缩等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对水泥基封堵材料水泥水化后会产生干燥收缩，碳化收缩，化学收缩等，水平钻孔中在孔壁与封孔材料间会形成空隙，减少有效封孔段长度的问题，提供了一种致密抗收缩型水泥基封堵材料添加剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取泥炭并球磨过筛，得过筛粉末并干燥，得干燥过筛粉末，按质量比1:10，将干燥过筛粉末与氢氧化钠溶液搅拌混合，水浴加热后离心分离，收集上层清液并滴加调节pH至2.5，静置处理，真空冷冻干燥并收集干燥颗粒，改性颗粒；

（2）取膨胀珍珠岩并球磨筛，得球磨珍珠岩粉末并按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、2～3份球磨珍珠岩粉末和6～8份改性颗粒置于三角烧瓶中，保温溶胀后，再超声分散，得分散液并真空冷冻干燥，得干燥改性颗粒；

（3）再按重量份数计，分别称量55～60份环己烷、1～2份OP-10、25～30份聚丙烯、2～3份过硫酸钾、6～8份聚乙二醇、10～15份干燥改性颗粒和2～3份氢氧化钠溶液置于烧三口烧瓶中，水浴加热，静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并真空冷冻干燥，得干燥微球颗粒，即可制备得一种致密抗收缩型水泥基封堵材料添加剂。

步骤（1）所述的调节pH采用的是冰醋酸。

步骤（2）所述的保温溶胀温度为45～50℃。

步骤（3）所述的氢氧化钠溶液浓度为5％。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明通过对泥炭进行提取，收集其内部腐殖酸并对膨胀珍珠岩材料进行有效包覆，同时将其添加至聚丙烯微球聚合过程中，通过聚丙烯聚合并形成包覆微球，将膨胀珍珠岩包覆至微球内部，制备得添加剂材料，本发明制备的添加剂材料在添加后，由于水泥封堵并静置固化，水泥内部水化并有效凝固放热，添加剂材料内部受热珍珠岩材料发生初步的膨胀，同时由于放热时间较短且材料放热量较低，珍珠岩材料微微膨胀并使聚丙烯材料微球有效填充因发生干燥收缩，碳化收缩，化学收缩等产生的月牙形孔隙，使材料整体填充完整并形成致密组织，从而有效提高封堵段长度，降低水泥封堵材料形成漏气通道，降低了水平钻孔漏气的可能发生的概率，有效提高水泥基封堵材料的使用效率和使用周期。

具体实施方式