凝胶态煤层抽采钻孔封堵材料配比及性能研究OA

为解决瓦斯抽采过程中因裂隙动态演化引发的漏气问题,研制了一种以黄原胶、卡拉胶、NaOH溶液和膨润土为原料的凝胶态封堵材料。通过单因素试验法,分析材料各组分对流动度、黏度和封堵率的影响;并结合响应面法(RSM)构建以黄原胶掺量A、卡拉胶掺量B和水料比C为影响因子,以流动度、黏度和封堵率为响应目标的多项式回归模型,进而确定凝胶态封堵材料的最优配比。同时,借助稳压注浆设备及MZY-1型渗透率测定仪,开展煤体裂隙封堵试验,分析不同注浆参数下煤样质量及渗透率的变化规律,并通过现场试验对材料的封孔效果进行考察。结果表明:凝胶态封堵材料性能受单因素及因素交互作用的共同影响。单因素对流动度、黏度和封堵率的影响程度为A>C>B;因素交互作用对流动度、黏度的影响程度为AC>AB>BC,对封堵率的影响程度为BC>AC>AB。随着黄原胶含量增加,流动度减小,黏度增大,封堵率先减小后增大;随着卡拉胶含量增加,黏度先减小后增大;随着水料比增大,流动度和封堵率减小,黏度增大。凝胶态封堵材料的最佳配比为:黄原胶掺量6.9%、卡拉胶掺量7.5%、NaOH溶液掺量48.9%、膨润土掺量36.7%,水料比为12.1∶1。此外,随着注浆压力增大,封堵后煤样的单位质量增量呈指数增加趋势,瓦斯渗透率下降幅度呈幂数增大趋势。采用该凝胶态材料封堵的抽采钻孔,在60 d内平均瓦斯抽采浓度提高了98.14%,瓦斯抽采效率得到显著提升。