本文關(guān)鍵詞：礦用多能效水泥基封孔材料的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國煤礦瓦斯災(zāi)害頻發(fā),瓦斯治理形勢嚴峻。瓦斯抽采和多數(shù)瓦斯治理措施均需通過實施鉆孔來實現(xiàn),鉆孔封孔質(zhì)量直接影響鉆孔能效的發(fā)揮。目前,我國煤礦常用的封孔材料常常不能滿足實際封孔要求,直接影響鉆孔瓦斯抽采效率和瓦斯治理措施的有效實施,威肋煤礦安全生產(chǎn)。水泥基封孔材料是目前我國煤礦用量最大,應(yīng)用最為廣泛的封孔材料之一。針對水泥基封孔材料存在：井下高濕環(huán)境下凝固時間長、早期強度低,易收縮產(chǎn)生裂隙和抗沖擊性能差的問題,對其進行改性處理,將在很大程度上改善我國煤礦鉆孔封孔質(zhì)量的形勢,具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文主要進行了以下實驗研究： 針對水泥基封孔材料在煤礦高濕環(huán)境條件下凝固時間長,早期強度低的問題,對一種新型硫酸鋰復(fù)合早強劑進行研究。借助SEM、DTA等測試手段,利用正交實驗研究了高相對濕度情況下,不同組成和配比下硫酸鋰復(fù)合早強劑對封孔水泥早期強度的影響。當復(fù)配早強劑的組成為硫酸鋰1.0%,聚羧酸0.3%,三乙醇胺0.03%,摻量為膠體總質(zhì)量的1.3%時,測試結(jié)果表明,1d抗壓強度為空白組的556%。硫酸鋰早強劑并不改變水化產(chǎn)物種類,能促進水泥水化膜的破裂,加速水泥誘導(dǎo)期的結(jié)束,提高封孔水泥早期強度。 針對水泥基封孔材料易收縮變形,產(chǎn)生裂隙的問題,對一種常用的水泥膨脹劑進行改性研究�；谖⒛z囊包裹技術(shù)和水泥“強度-膨脹協(xié)調(diào)發(fā)展”理念,對該種膨脹劑進行微膠囊包裹,以乙基纖維素為囊壁材料,控制芯/壁質(zhì)量比為5:1,水浴溫度75℃,利用油相分離法制得微膠囊膨脹劑。實驗組較基準組膨脹率終值提高25.58‰。借助SEM、XRD等測試手段,對微膠囊及改性水泥的微觀形態(tài)和水化產(chǎn)物進行分析,得出乙基纖維素膜層緩控釋放膨脹劑參與水化反應(yīng),改性水泥中鈣礬石結(jié)構(gòu)密實,膨脹能得到合理利用。 為提高深孔預(yù)裂爆破水泥基封孔材料抗沖擊性能,采用水性環(huán)氧樹脂改性封孔水泥。采用SEM等測試手段,通過試驗得出水性環(huán)氧樹脂E-51的合適摻量為10%,實驗組抗沖擊性能為基準組的2.25倍。環(huán)氧樹脂在水泥環(huán)境中形成網(wǎng)狀固化物,提高了水泥各部分之間的聯(lián)結(jié)能力以及界面間的凝聚力,提高抗沖擊性能。 將早強、微膨脹和抗沖擊改性組分復(fù)配處理,得到礦用新型多能效水泥基封孔材料。該封孔材料配方為：水泥100%+水60%+硫酸鋰1%+聚羧酸0.3%+三乙醇胺0.03%+膨脹型微膠囊15%+水性環(huán)氧樹脂10%+固化劑5%。其1d抗壓強度是基準組的260%；膨脹率終值為3.8‰,較基準組提高25.3‰；抗沖擊性能為基準組的200%。
【關(guān)鍵詞】：煤礦瓦斯 鉆孔密封 水泥基封孔材料 復(fù)合早強劑 膨脹劑 抗沖擊
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 注釋說明清單8-15
• 1 緒論15-25
• 1.1 我國煤礦事故概況15-17
• 1.2 封孔材料的性能對比17-18
• 1.3 封孔存在主要問題18-19
• 1.4 水泥基封孔材料及外加劑研究現(xiàn)狀19-23
• 1.5 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線23-25
• 2 封孔水泥早強性能的實驗研究25-45
• 2.1 水泥早強劑研究歷史25-27
• 2.2 礦用注漿封孔水泥早強劑實驗27-29
• 2.2.1 實驗材料及主要實驗儀器28
• 2.2.2 實驗方法的選擇28-29
• 2.3 實驗過程29-30
• 2.4 實驗結(jié)果與分析30-42
• 2.4.1 硫酸鋰摻量對水泥1d強度的影響30-31
• 2.4.2 減水劑摻量對水泥漿流動性的影響31
• 2.4.3 正交試驗及極差分析31-35
• 2.4.4 協(xié)同效應(yīng)分析35-37
• 2.4.5 微觀結(jié)構(gòu)分析37-39
• 2.4.6 水泥DTA分析39-40
• 2.4.7 硫酸鋰早強機理40-42
• 2.6 本章小結(jié)42-45
• 3 微膠囊改性膨脹劑對封孔水泥膨脹性能的影響45-57
• 3.1 水泥膨脹劑的研究現(xiàn)狀45-46
• 3.2 微膠囊化46-49
• 3.2.1 微膠囊化技術(shù)47
• 3.2.2 微膠囊化方法47
• 3.2.3 微膠囊化步驟及尺寸影響因素47-49
• 3.3 微膠囊改性膨脹劑實驗49-50
• 3.3.1 微膠囊的制作49-50
• 3.3.2 膨脹性能的測試50
• 3.4 實驗結(jié)果與分析50-56
• 3.4.1 微膠囊微觀形態(tài)50-51
• 3.4.2 微膠囊改性水泥膨脹性能分析51-52
• 3.4.3 改性膨脹水泥微觀結(jié)構(gòu)52-53
• 3.4.4 改性膨脹水泥XRD分析53-55
• 3.4.5 膨脹強度協(xié)調(diào)發(fā)展分析55-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 4 封孔水泥抗沖擊改性及多能效復(fù)合研究57-71
• 4.1 環(huán)氧樹脂改性水泥的特點57-58
• 4.2 水性環(huán)氧樹脂改性水泥試驗58-60
• 4.2.1 實驗材料及主要儀器58
• 4.2.2 實驗方法58-60
• 4.3 實驗結(jié)果與討論60-64
• 4.3.1 樹脂種類及摻量改性水泥抗沖擊性能的影響60-61
• 4.3.2 樹脂摻量對抗壓強度與彈性模量的影響61-62
• 4.3.3 抗沖擊改性水泥微觀電鏡分析62-64
• 4.4 復(fù)合配方研究64-69
• 4.4.1 實驗材料及實驗方法64-65
• 4.4.2 復(fù)合改性水泥抗壓強度測試與分析65-66
• 4.4.3 復(fù)合改性水泥膨脹性能測試與分析66-67
• 4.4.4 復(fù)合改性水泥抗沖擊性能研究67-68
• 4.4.5 復(fù)合改性水泥微觀結(jié)構(gòu)分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 5 結(jié)論及展望71-73
• 5.1 本文主要結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-79
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭德勇;楊雄;單智勇;呂鵬飛;;煤層深孔聚能爆破封孔技術(shù)[J];北京科技大學學報;2011年07期

2 李強;劉其誠;徐協(xié)文;王明明;龔陶然;;灌注式路面層用水性環(huán)氧樹脂改性的砂漿性能[J];交通科學與工程;2009年03期

3 趙文俞,陳文怡,王勤燕,官建國;一種水泥混凝土用聚合物共混物的微觀形態(tài)及其變化機理研究[J];高分子材料科學與工程;2001年02期

4 雷西萍;;復(fù)配型早強減水劑的制備與性能研究[J];硅酸鹽通報;2010年04期

5 王棟民,陳華輝,歐陽世翕;高強流態(tài)膨脹混凝土力學性能和膨脹行為[J];硅酸鹽學報;2004年04期

6 呂鵬,翟建平,聶榮,呂慧峰;環(huán)境掃描電鏡用于硅酸鹽水泥早期水化的研究[J];硅酸鹽學報;2004年04期

7 楊波勇;張金生;李麗華;王廣英;;早強劑的制備及評價[J];遼寧石油化工大學學報;2012年03期

8 韓玉芳;楊久俊;姚少巍;;新型無鉀鈉復(fù)合早強劑作用機理分析[J];混凝土;2009年01期

9 趙明明;辛運來;王亮;;無機鹽類早強劑與聚羧酸高效減水劑復(fù)配研究[J];混凝土;2011年04期

10 杜志芹;陳國新;祝燁然;黃國泓;沈燕平;;早強型聚羧酸系減水劑的制備與性能研究[J];混凝土;2011年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郝志勇;材料復(fù)合技術(shù)及其在鉆孔密封中的應(yīng)用研究[D];中國礦業(yè)大學;2010年

  本文關(guān)鍵詞：礦用多能效水泥基封孔材料的實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：359158