本發明屬于煤層鉆孔封堵技術領域，具體涉及一種用于煤礦的封孔劑。

背景技術：

近些年來，隨著我國煤礦開采環境的日益復雜，各個煤礦對瓦斯防治也越來越重視，其中，對煤層瓦斯的提前抽放便是防止瓦斯的一個重要手段，預抽放的效果越好，抽放比越高，在開采時的環境越好，發生事故的可能性也就越低。在瓦斯抽放的各個環節中，對于抽放鉆孔的封堵又是其中的一個關鍵點環節。因此，國家在2009年8月規定的新的煤礦技術安全標準中，把抽放鉆孔的封堵進行了強制性的規定，封堵距離至少達到8米。

現有技術中鉆孔在開鑿之后，需要將其封閉后再進行下一步操作。例如，煤層在勘探之后，需要將其封堵，便于以后的開采。

傳統的封孔方法是往鉆孔中注入黃泥，由于黃泥本身的限制，并不能有效地將鉆孔封堵密實，此外黃泥很難運用機械化操作，需要投入大量的人力物力，工程進展緩慢，勢必會影響工程進度。為此，國內外許多學者對這一課題進行了深入研究，取得了重大進展。CN 101318802 A王玉杰等人在專利《地震勘探封孔劑及其制備方法》中提出了運用無機材料進行封孔，其中明確要求過燒CaO含量為40％-97％，由于過燒CaO是膨脹性物質，含量過多可能會使巖石、煤炭等物質破碎，達不到預期封孔的目的。CN 102733844 A楊勝強等人在專利《一種封孔結構及封孔方法及封孔用膨脹水泥》中有效解決了封孔不嚴密，漏氣等問題，但其中要求在瓦斯抽采管兩端部分別外纏柔性織物，再在柔性織物上涂覆膨脹水泥，靜待10-15min，待其凝固后在前堵頭上插入注漿管。在鉆孔數量較少的情況下，此方法具有可行性。如果鉆孔數量較多，使用該方法的施工效率降低，這勢必會延長施工時間，影響工程進展。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明對封孔劑的成份和配比進行了研究，配制出了一種用于煤礦的封孔劑。

本發明采用的技術方案為：一種用于煤礦的封孔劑，其特征在于：該封孔劑主要包括鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑、化學粘結劑。

所述鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑的重量配比為：9∶1，所述鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑、化學粘結劑的重量誤差在±4％以內。

本發明的優化，根據上述所述的一種用于煤礦的封孔劑，其特征在于：所述粉狀膨脹劑包括明礬石膨脹劑、硫鋁酸鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑、氧化鈣-硫鋁酸鈣復合膨脹劑中的一種或者多種。

本發明的優化，根據最上面所述所述的一種用于煤礦的封孔劑，其特征在于：所述化學粘結劑包括膨潤土和環氧樹脂粘結劑、聚氨酯粘結劑、氨基樹脂粘結劑中的一種或者多種。

本發明的優化，根據最上面所述的一種用于煤礦的封孔劑，其特征在于：所述封孔劑的使用方法為，按照下列步驟完成：

(4)煤礦鉆孔或者爆破孔周邊用水潤濕；

(5)所述封孔劑加水攪拌均勻，所述封孔劑和水的重量配比為1∶(1.5～3)；

(6)對煤礦鉆孔或者爆破孔快速注入加水調和的封孔劑，封口充填密實，不漏氣，10～15min后可達封孔效果。

本發明的進一步優化，根據上述所述的一種用于煤礦的封孔劑，其特征在于：所述煤礦鉆孔或者爆破孔直徑≥50mm，孔封孔長度≥300mm；鉆孔或者爆破孔直徑≤10mm，孔封孔長度為≥450mm；所述煤礦鉆孔或者爆破孔直徑10～50mm，孔封孔長度300～450mm。

本發明與現有技術相比，其效果為：本發明采用上述方案，使用時，只要將封孔劑與水調勻，注入鉆孔后，原料之間發生性變反應，膨脹劑遇水膨脹，封孔劑逐漸變稠，體積不斷膨脹，強度增強，在化學粘結劑作用下，使得鋁酸鹽水泥與煤礦鉆孔結合緊密，并深入鉆孔邊緣縫隙中，將縫隙粘結封堵，防止縫隙進一步擴延。本發明是一種安全有效的新型封孔材料，與以往材料相比，能夠有效封堵微小縫隙，并制止縫隙擴延，封堵后不開裂漏氣，封堵結構穩定，持續時間長節約封孔經費，封孔效果質量高。

具體實施方式

為了使本發明的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，現結合具體實施例，對本發明進行進一步闡述。

實施例一：一種用于煤礦的封孔劑，該封孔劑由以下組分按重量份數配比制成：鋁酸鹽水泥9份，粉狀膨脹劑1份，所述鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑、化學粘結劑的重量誤差在±4％以內。

所述粉狀膨脹劑為明礬石膨脹劑、氧化鈣膨脹劑，其明礬石膨脹劑、氧化鈣膨脹劑重量份數配比為1∶1。

所述化學粘結劑包括膨潤土和環氧樹脂粘結劑，其膨潤土和環氧樹脂粘結劑重量份數配比為0.8∶1。

實施例二：一種用于煤礦的封孔劑，該封孔劑由以下組分按重量份數配比制成：鋁酸鹽水泥9份，粉狀膨脹劑1份，化學粘結劑1份，所述鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑、化學粘結劑的重量誤差在±4％以內。

所述粉狀膨脹劑為氧化鈣-硫鋁酸鈣復合膨脹劑。

所述化學粘結劑包括膨潤土和聚氨酯粘結劑，其膨潤土和聚氨酯粘結劑重量份數配比為1∶1。

實施例三：一種用于煤礦的封孔劑，該封孔劑由以下組分按重量份數配比制成：鋁酸鹽水泥10份，粉狀膨脹劑1份，所述鋁酸鹽水泥、粉狀膨脹劑、化學粘結劑的重量誤差在±4％以內。

所述粉狀膨脹劑為硫鋁酸鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑，其硫鋁酸鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑重量份數配比為1∶1。

所述化學粘結劑包括膨潤土和聚氨酯粘結劑，其膨潤土和氨基樹脂粘結劑重量份數配比為0.5∶1。

本發明所配制的一種用于煤礦的封孔劑的技術指標為：

外觀：呈灰色粉末狀；

含水量：低于2％；細度：

不透過120目篩網重量份數不超過10％，透過100目篩網重量份數超過80％；

封孔后的抗壓強度為：5～10MPa；

初凝時間：不超過10分鐘。

上述實施例一、二、三所配制的封孔劑的使用方法為，

按照下列步驟完成：

(1)煤礦鉆孔或者爆破孔周邊用水潤濕；

(2)所述封孔劑加水攪拌均勻，所述封孔劑和水的重量配比為1∶(1.5～3)；

(3)對煤礦鉆孔或者爆破孔快速注入加水調和的封孔劑，封口充填密實，不漏氣，15～60min后可達封孔效果。

所述煤礦鉆孔或者爆破孔直徑≥50mm，孔封孔長度≥300mm；鉆孔或者爆破孔直徑≤10mm，孔封孔長度為≥450mm；所述煤礦鉆孔或者爆破孔直徑10～50mm，孔封孔長度300～450mm。

將封孔劑與水按5∶1混合攪勻后，迅速注入鉆孔中，在5分鐘內初凝，10～15分鐘內強度增長最快。膨脹倍數控制在3～5倍，所述膨脹倍數為膨脹后體積與封孔劑體積比值，加水量越少固化速度越快，膨脹倍數降低，強度大。體積增加到3倍時30分鐘時的強度可達到3MPa以上。并且封堵鉆孔過程中所形成的微小縫隙，材料整體致密達到了很好的密封效果，本封孔劑無毒、無害、成本低，使用后不會影響環境。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述僅為本發明的優選例，本發明并不受上述優選例的限制，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還可有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本發明要求保護的范圍內。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。