瓦斯封孔材料

发布时间：2024-12-04

1. 无机材料
水泥基材料普通水泥：特性:硅酸钙等矿物质是普通水泥的主要原料，成本低，广泛用于建筑业。用以密封瓦斯时，凝固后能有一定的断裂韧性，有助于保持钻孔构造的稳定。普通水泥颗粒偏厚，进而在添充细孔方面处在低迷状态，造成气孔率高，密封性差，瓦斯容易从孔隙中泄露。并且它和钻孔壁的粘合力相对较弱。
主要用途:适用于对密封品质要求低、瓦斯压力低钻孔，或作为别的密封材料的前提填料。
膨胀水泥：特性:膨胀水泥需在普通水泥前提下添加膨胀剂，如硫铝酸钙。在凝结过程中，会产生体积膨胀，一般膨胀率为1% 3%上下。这类澎湃的特性使之可以更好的添充钻孔四周的孔隙和缝隙，顺从钻孔壁的紧密性，有效提升密封性。磅礴水泥的强度也能满足一般的密封要求，并能在一定程度上融入钻孔壁的微小变型。
主要用途：常用于瓦斯压力适度、务必密封的煤巷开洞。
水泥硅酸钠双液浆：
特性：由水泥和硅酸钠构成，水泥作为重要混合物的强度，硅酸钠（硅酸钠溶液）具有快速凝固和增强粘合力的功效。当二者混合时，它会快速凝固，通常在几分钟内基本凝固，并具有较高的早期强度。这类双液浆的结石具备抗渗性，可迅速阻塞和钻孔，减少工期。
主要用途:适用需要快速封孔的区域，如煤巷四周的开洞或瓦斯迅速冒出的地域，运用水泥硅酸钠双液浆能迅速建立密封，防止很多气体泄漏。
石膏板材：
特性：以石膏（硫酸钙水合物）为主要成分，具有较好的充电性和一定的膨胀性，适应于孔边的不规则形状。石膏基材料的初始凝固相对较短，通常在十分钟到几十分钟内凝固，能够快速密封。但其强度一般低于水泥材料，长期稳定性稍弱。
主要用途：在一些小孔或密封时间要求太紧的情形下，石膏板材是比较合适的挑选。
2. 有机材料
聚氨酯材料：
特性：主要由丙烯酸酯和多元醇构成，膨胀率高，膨胀倍数一般可达数倍至十倍以上，可充分提升开洞四周的空间，包含孔隙、裂缝等。其灵活性极好，适应于煤矿地层的微小变型。假如地层因采掘活动及地质结构转变而移动，可以确保密封孔长期稳定性。聚氨酯材料具有极强的粘结力，其分子里的活性基团能和钻孔壁煤岩表层的矿物发生反应，使材料坚固粘附在钻孔内腔，不易脱落。
主要用途：广泛应用于各种煤巷的钻孔密封，尤其是地理条件繁杂、地层变型可能的煤巷。在高瓦斯煤矿的瓦斯开采钻孔密封中实现出色功效，可有效提高瓦斯开采效率。
环氧树脂材料：
特性：由环氧树脂和固化剂构成，粘合力好，与冲孔壁粘结牢固，由于环氧树脂里的环氧基团能与冲孔壁表层的化学物质造成化学键合。其耐化学性高，在煤矿繁杂的化学环境里，如酸性或碱性地下水，也能保持良好密封性。凝固后形成的密封结构强度高，抗压、抗弯性能好，能长久有效避免瓦斯泄露。但环氧树脂材料价格相对较高，凝固过程受环境要素（如温度、湿度）的影响较大。
主要用途:适用于对密封品质要求高、务必持续保持密封状态的钻孔，如长期抽气钻孔或对指数要求高的钻孔。
3. 复合材料
布袋封孔材料：
特性：挑选袋方法，操作较为简单。将袋子开洞后，将密封材料引进袋子，使之澎涨。袋子将紧密贴合开洞壁，以保证密封品质。这种材料能适应不同尺寸的钻孔，并通过调节引进袋子的材料量来调节澎涨水准。
主要用途：用于各种直径和深入的瓦斯提取钻孔密封，尤其适用于钻孔质量差或密封精度要求高的现象。
纳米扩拓展剂：
特性：主要成分是硅酸盐和纳米氧化物，与水混合造成无机凝胶。其具有触变性强、锁水性强、注浆阻力小、吸水性高、附着力强、密封性好等特点，能和钻孔壁造成致密团体，补漏缝隙效果好，延展性好，样子可同步转变。
主要用途：煤巷适用长期封孔和缝隙发育，能有效解决煤巷缝隙引起的瓦斯泄露难题。
4. 技术性能
密封性能：这是密封材料最主要的技术性能。材料应具备低孔率、高充电性能，保证孔边与孔材料间的密封屏障，有效预防孔气泄露。
粘合力：必须与钻孔壁的煤岩坚固粘附，尽量使用中密封材料脱落。材料的粘合力取决于其成份里的黏合剂、与煤岩表层的化学反应和物理吸附功效。
膨胀性(对某些材料)：聚氨酯等澎涨材料应具有适度的膨胀倍数和膨胀率，以充分提升开洞四周的空间，防止过度膨胀对开洞造成危害。
强度稳定性:密封材料凝固后应具有一定的强度，能承受煤矿地层压力等外力，维持密封构造的稳定，长久有效避免瓦斯泄露。
抗渗性:具有较好的抗渗性能，防止瓦斯在压力作用下依据材料内部孔隙渗入，确保密封孔可靠性。
适应性（温度、湿度等）：能适应煤矿温度、湿度等气候条件。比如，在气温变化较大的环境里，材料不应因热变形和冷收拢而失去密封；在潮湿的环境中，材料的特点不可遭受显著的损害。
5. 选择依据
煤巷地理条件:假如煤巷地理条件繁杂，存有地层变型、缝隙发育等状况，宜选用韧性好、澎涨性强的材料，如聚氨酯材料或纳米膨胀剂。针对地理条件较为稳定煤巷，水泥基或石膏基材料可能符合规定。
瓦斯压力和流量：在瓦斯压力高、流量大的煤巷，应选用密封性能好、强度高的密封材料，如环氧树脂材料或袋密封材料，保证有效预防瓦斯泄露，提升瓦斯采收效率。
施工条件及费用：考虑施工难度和成本因素。若施工时间紧张，水泥硅酸钠双液浆和其它凝固速度快的材料可能是挑选。从成本角度看，普通水泥材料成本低，环氧树脂材料成本相对较高，需要综合考虑经济因素和密封效果，选择合适的材料。