新型水泥基封孔注浆料的制备及应用研究

发布时间：2021-04-23 10:30

　　现阶段,瓦斯抽采已经成为降低瓦斯涌出量和防止突出,以及实现资源再利用的一种重要措施,而在瓦斯抽采的过程当中,钻孔封孔质量影响着瓦斯抽采的浓度,孔口负压,甚至于整个钻场的抽采浓度。影响钻孔封孔质量的因素有许多,而封孔技术和封孔材料对其起着至关重要的作用。首先,本文对瓦斯抽采带压封孔的一些理论进行了研究,包括有地应力作用下抽采钻孔的蠕变特征、钻孔周围裂隙场分布与扩展规律、不同主动支护力作用下钻孔周围塑性区分布及变形特性、不同煤岩钻孔密封段位置的合理选择等。其次,为提高封孔质量,本文以高铝水泥为主,与石膏、石灰及多种添加剂复合,开发研制出了一种新型水泥基封孔注浆料,并通过实验室研究给出了新材料的最优配比。即石膏:石灰:膨润土:水泥=10:3:1:20。而各种添加剂及及水灰比为:水灰比0.9,纤维素6‰,硫酸钠3‰,偏铝酸钠7‰,膨胀剂1.5‰。结合新型水泥基封孔注浆料,本文开发了新型的封孔技术,钻屑回填带压注浆封孔技术并针对抽采钻孔两堵一注密封特征,设计封孔器材的整体结构与附属配套器材结构,研制相应的封孔装置,包括自行研制的搅拌桶以及封孔器等。最后,结合新型材料和封孔技术在新安矿进行了工业性... 

【文章来源】：河南理工大学河南省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 封孔注浆材料研究现状
        1.2.2 封孔技术研究现状
    1.3 本文研究的主要内容及研究思路
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究思路
2 瓦斯抽采封孔机理分析
    2.1 主动支护力作用下抽采钻孔周围裂隙场分布
        2.1.1 钻孔围岩塑性应力分析
        2.1.2 钻孔围岩塑性位移分析
    2.2 钻孔密封段位置的合理选择
        2.2.1 采掘工作面煤体中应力分布及划分
        2.2.2 钻孔密封的合理位置
    2.3 抽采钻孔封孔机理
        2.3.1 抽采钻孔漏气途径分析
        2.3.2 封孔机理
    2.4 理想密封材料的性能要求
    2.5 本章小结
3 试验原材料及试验方法
    3.1 试验原材料
    3.2 测试手段与试验方法
        3.2.1 抗压强度试验
        3.2.2 浆液流动性度试验
        3.2.3 凝结时间测定
        3.2.4 膨胀性能测定方法
    3.3 本章小结
4 新型水泥基封孔注浆料配比试验
    4.1 新型水泥封孔注浆料的配制
    4.2 纤维素对组分性能的影响
        4.2.1 纤维素对组分凝结时间的影响
        4.2.2 纤维素对组分力学性能的影响
        4.2.3 纤维素对组分流动度的影响
    4.3 硫酸钠对组分性能的影响
        4.3.1 硫酸钠对组分凝结时间的影响
        4.3.2 硫酸钠对组分力学性能的影响
        4.3.3 硫酸钠对组分流动度的影响
    4.4 偏铝酸钠对组分性能的影响
        4.4.1 偏铝酸钠对组分凝结时间的影响
        4.4.2 偏铝酸钠对组分力学性能的影响
        4.4.3 偏铝酸钠掺量对流动度的影响
    4.5 膨胀剂对材料膨胀性的影响
        4.5.1 膨胀剂掺量对组分膨胀性能的影响
        4.5.2 膨胀剂掺量对组分强度影响
    4.6 硫酸钠偏铝酸钠纤维素膨胀剂复配对组分性能的影响
    4.7 新型水泥基封孔注浆材料的膨胀机理
    4.8 本章小结
5 瓦斯抽采钻孔钻屑回填封孔装备及工艺
    5.1 钻孔密封的设计原则
    5.2 封孔装置
    5.3 钻屑回填封孔工艺
        5.3.1 钻孔密封工艺步骤
        5.3.2 大倾角钻孔封孔工艺步骤
    5.4 钻孔封孔长度分析
        5.4.1 卸压瓦斯带宽度理论分析
        5.4.2 钻孔窥视仪测试
        5.4.3 钻屑法确定合理封孔深度
    5.5 本章小结
6 现场工业应用实验
    6.1 试验矿井工作面概况
    6.2 试验原理
    6.3 试验设备及材料
    6.4 试验过程
    6.5 注意事项
    6.6 试验效果验证
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]瓦斯抽放效果的影响因素分析及对策[J]. 张爱然.  山西大同大学学报(自然科学版). 2009(04)
[2]水泥矿物游离氧化钙含量测定方法的评价及探讨[J]. 毕文彦,管学茂,邢锋,刘小星,王欢.  混凝土. 2008(12)
[3]水泥矿物水化率的测定与特性分析[J]. 毕文彦,管学茂,邢锋,刘小星,郭长发.  河南理工大学学报(自然科学版). 2008(05)
[4]ZKD高水速凝材料在极破碎围岩塌冒区的应用[J]. 陈永胜,王庆武,牛志强.  中州煤炭. 2007(04)
[5]碱渣在公路工程应用中Cl-对环境的影响研究[J]. 于水军,毕文彦.  能源环境保护. 2007(02)
[6]塑料用抗静电剂的种类及发展[J]. 李勇,王加龙,许昆鹏.  塑料制造. 2007(04)
[7]高水速凝材料加固破碎煤体在大阳煤矿的应用[J]. 张保林.  煤炭技术. 2007(04)
[8]正交试验法在混凝土配合比设计中的应用[J]. 成全喜,郑淑平,孙玉红.  实验科学与技术. 2006(06)
[9]瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进[J]. 王永安,赵耀江.  山西煤炭. 2006(03)
[10]阿利特-硫铝酸盐水泥水化硬化研究进展[J]. 唐晓娟,芦令超.  济南大学学报(自然科学版). 2006(03)

硕士论文
[1]水泥改性与新型固结灌浆材料研究[D]. 袁进科.成都理工大学 2008
[2]高渗透型灌浆材料的研制及其改性研究[D]. 苏张妍.广东工业大学 2008
[3]超早强灌浆水泥的性能及其作用机理的研究[D]. 谢钰.南京工业大学 2003



本文编号：3155162