本文關(guān)鍵詞：延遲膨脹型鉆孔密封材料的實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是煤炭大國,煤炭資源豐富,截止2014年我國煤炭產(chǎn)量達(dá)到38.7億噸。煤炭的利用在能源結(jié)構(gòu)中占有很大的比例,但是我國大部分以地下開采為主,煤層賦存條件復(fù)雜多變,煤礦事故頻繁發(fā)生,其中以瓦斯災(zāi)害尤其嚴(yán)重,這些煤炭開采問題制約著其高效安全生產(chǎn)。瓦斯抽采是治理瓦斯的基礎(chǔ)措施,而瓦斯鉆孔抽采時(shí)鉆孔封堵好壞是影響瓦斯抽采率的關(guān)鍵。為了提高抽采率,降低瓦斯災(zāi)害事故,研究新型延遲膨脹性封孔材料對(duì)于鉆孔的封堵有一定的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。 本文通過對(duì)鉆孔密封機(jī)理以及水泥基密封材料在封堵過程中會(huì)產(chǎn)生收縮變形而影響鉆孔氣密性問題的研究,提出了在材料中加入微膠囊膨脹劑的解決方案。根據(jù)膨脹原理及其微膠囊技術(shù),通過分析對(duì)比鋁粉被選為合適的膨脹劑,明膠(Gel)、海藻酸鈉(SA)被選為合適的包覆材料。通過試驗(yàn)研究將2%的Gel溶液和2%SA溶液按1：1配成Gel/SA混合溶液,并采用凝膠凝聚法將該混合溶液制成芯、壁材質(zhì)量比為1.5的改性膨脹劑微膠囊。采用正交試驗(yàn)確定了原料的基本用量,在水灰比0.5,溫度35℃,摻量49‰情況下作用效果達(dá)到最佳,通過對(duì)新型密封材料的膨脹性能及力學(xué)性能測(cè)定,其最終膨脹率達(dá)到15%,并且它在膨脹劑的影響下保持一定的強(qiáng)度,這很好地保證了強(qiáng)度與膨脹性的協(xié)調(diào)。1天抗壓強(qiáng)度為2.3MPa,3天強(qiáng)度為14.6MPa,7天強(qiáng)度為21.2MPa,28天強(qiáng)度為31.7MPa。又對(duì)密封材料進(jìn)行SEM微觀掃描觀察到水化產(chǎn)物密實(shí),結(jié)構(gòu)完整無裂縫及其貫穿孔洞,而對(duì)比組無添加水泥漿體與直接加入膨脹劑的漿體有裂縫及其孔洞出現(xiàn)。 通過以上研究,膨脹劑微膠囊加入水泥基材料中用于瓦斯抽放封孔時(shí)能夠在水泥基材料水化一段時(shí)間后開始膨脹,延遲了普通膨脹劑水化初期膨脹的現(xiàn)象,使早期的無效膨脹轉(zhuǎn)化為水泥硬化后一定強(qiáng)度下開始膨脹,避免了膨脹能的損失有效的補(bǔ)償了水泥基的收縮,解決了鉆孔漏氣問題,提高了抽采效率。
【關(guān)鍵詞】：鉆孔密封材料 膨脹曲線 抗壓強(qiáng)度 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究目的及意義12-15
• 1.2.1 研究目的12-13
• 1.2.2 研究意義13-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 瓦斯抽放研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 微膠囊的應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 封孔密封材料研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)18-20
• 2 膨脹劑微膠囊化的改性研究20-30
• 2.1 膨脹劑微膠囊化概述20
• 2.2 膨脹劑的選取20-25
• 2.2.1 膨脹劑概況20-21
• 2.2.2 膨脹劑的作用機(jī)理21-25
• 2.3 微膠囊的制備25-28
• 2.3.1 微膠囊化技術(shù)25-27
• 2.3.2 用于膨脹劑的微膠囊壁材27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 鉆孔密封材料中膨脹劑微膠囊的研制30-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備30
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法30-33
• 3.2.1 明膠/海藻酸鈉作為礦用壁材的可行性30-32
• 3.2.2 基材配比選擇32-33
• 3.2.3 基材配比結(jié)果33
• 3.3 微膠囊的制備技術(shù)路線33-34
• 3.4 膨脹劑微膠囊的微觀表征34-40
• 3.4.1 微鏡細(xì)觀結(jié)構(gòu)考察35-36
• 3.4.2 SEM掃描實(shí)驗(yàn)36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 鉆孔密封材料研制與性能測(cè)試42-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分42-43
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料42
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備42-43
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)安全措施43
• 4.2 密封材料的配制43-44
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案的選取43-44
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案的確定44
• 4.3 密封材料膨脹性能研究44-53
• 4.3.1 膨脹測(cè)試的意義44
• 4.3.2 膨脹測(cè)試的方法44-46
• 4.3.3 膨脹測(cè)試及其曲線46-53
• 4.3.4 復(fù)配出的密封材料53
• 4.4 密封材料的抗壓性能53-56
• 4.4.1 抗壓性能測(cè)試的意義53
• 4.4.2 測(cè)試的依據(jù)53
• 4.4.3 測(cè)試的過程及結(jié)果53-56
• 4.5 材料的微觀結(jié)構(gòu)觀察56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 5 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60
• 5.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：490194