[发明专利]一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料，由以下重量份数的组分制成：硅酸盐水泥20‑40份、腐殖酸改性聚氨酯5‑10份、玄武岩纤维3‑5份、保水剂0.1‑0.2份、减水剂0.1‑0.5份、偶联剂0.1‑0.5份。此外，本发明还提供了一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料的制备方法。本发明制备出的瓦斯封孔材料凝结时间长，强度大，流动稳定性好，还能够封堵微小裂隙，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于封孔材料制备技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料及其制备方法。

背景技术

我国煤层赋存地质条件复杂，矿井多具有高瓦斯、低透气性，随着煤矿开采环境的日益复杂，各煤矿对瓦斯防治也越来越重视，其中，对煤层瓦斯的提前抽放便是防止瓦斯的一个重要手段，预抽放的效果越好，抽放比越高，在开采时的环境越好，发生事故的可能性也就越低。在瓦斯抽放的各个环节中，对于抽放钻孔的封堵又是其中的一个关键点环节。

目前抽放钻孔的封孔方法主要有水泥砂浆封孔法和聚氨酯封孔法，水泥砂浆成本低廉、流动性好，抗压强度高，但是水泥本身没有膨胀能力，无法封堵近水平钻孔的顶部位置和顶部裂隙圈，造成钻孔顶部出现“月牙“空白带，此外，水泥砂浆凝固后易于收缩干裂，与孔壁结合处存在裂隙，从而影响了其封孔效果。聚氨酯材料密度小、强度大，具有良好的膨胀性能，但是聚氨酯封孔容易发生漏气现象，主要原因在于聚氨酯类材料在膨胀时温度升高，凝固降温后材料本身存在明显收缩，使得聚氨酯材料和钻孔壁之间产生收缩间隙，此外，聚氨酯材料渗透性差，很难渗入到钻孔周边微裂隙中，且材料固化后无法再次封堵动态裂隙，仍会通过钻孔周围裂隙漏气。由此可见，两种封孔方法各有优劣，因此，我们尝试将两种封孔方法结合起来，制备出一种新的用于煤矿井下的瓦斯封孔材料，以解决两种方法封孔各自存在的弊端。

发明内容

本发明提供了一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料，将水泥砂浆封孔和聚氨酯封孔这两种封孔方法结合起来，制备出一种新的用于煤矿井下的瓦斯封孔材料，以解决两种方法封孔各自存在的弊端。

本发明的第一个目的是提供一种用于煤矿井下的瓦斯封孔材料，由以下重量份数的组分制成：硅酸盐水泥20-40份、腐殖酸改性聚氨酯5-10份、玄武岩纤维3-5份、保水剂0.1-0.2份、减水剂0.1-0.5份、偶联剂0.1-0.5份。

优选的，所述用于煤矿井下的瓦斯封孔材料由以下重量份数的组分制成：硅酸盐水泥30份、腐殖酸改性聚氨酯8份、玄武岩纤维4份、保水剂0.1份、减水剂0.3份、偶联剂0.3份。

优选的，所述玄武岩纤维单丝直径为5-10微米，长度为15-20微米。

优选的，所述保水剂为羧甲基纤维素。

优选的，所述减水剂为RSD-8型高效减水剂。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。

本发明的第二个目的是提供上述用于煤矿井下的瓦斯封孔材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备腐殖酸改性聚氨酯

以异佛尔酮二异氰酸酯、腐殖酸、聚醚多元醇NJ-210、2,2-二羟甲基丙酸、二丁基二月桂酸锡、三乙胺为原料制备预聚体；

向预聚体中加入乙二胺水溶液进行扩链，即制得腐殖酸改性聚氨酯；

其中，所述乙二胺的质量为所述预聚体质量的5％；

步骤2，按重量份称取硅酸盐水泥20-40份、腐殖酸改性聚氨酯5-10份、玄武岩纤维3-5份、保水剂0.1-0.2份、减水剂0.1-0.5份、偶联剂0.1-0.5份；

步骤3，将步骤2中称取的偶联剂与丙酮按照1：10的质量比混合溶解，得到偶联剂溶液；