钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响.pdf

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1、第35卷第5期北京科技大学学报Vl01．35NO．52013年5月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingMay2013钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响倪冠华，，林柏泉，，翟成，，李全贵，，李贤忠，，郑春山，)1)中国矿业大学安全工程学院，徐州2211162)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，徐州221116圜通信作者，E—mail：ngh0101@163．c0m摘要研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料(PD复合材料)的微观特性，并考察了其对钻孔密封性能的影响作用．实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程，利

2、用FEIQuantaTM250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身，以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析．PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1／4S．聚氨酯为蜂窝网状结构，内部孔隙较大，与孔壁结合处存在空白区域；PD复合材料结构严实，内部孑L隙极小，在孔壁处与煤体结合密实．PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用，在钻孔周围裂隙内逐渐渗透，且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展．关键词煤矿；瓦斯抽放；密封；聚氨酯；水泥分类号TD712+．6Microscopicpropertiesofdr

3、illingsealingmaterialsandtheirinfluenceonthesealingperformanceofboreholesNIGuan—hua1,2)圆，LINBai．quan，，删Cheng1，，LIQuan—gui1，f21，LIXian—zhD对，，ZHENGChun—shan1，2)1)SchoolofSafetyEngineeringChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China2)StateKeyLaboratoryofCoalResourcesandMineSafety，

4、Xuzhou221116，China因Correspondingauthor．E—mail：ngh0101~163．coinABSTRACTThisarticlereportsthemicroscopicpropertiesofpolyurethaneandexpansivecementIjellycompositematerial(PDcompositematerial1aswellaStheirimpactsonthesealingperformanceofboreholes．Simulatedexperimentofthecoalminedrillingsealin

5、gprocesswascarriedout，andFEIQuantaM250environmentalscanningelectronmicroscopywasusedforanalyzingthemicrostructureofpolyurethaneandPDcompositemateria1．togetherwiththecombinationpenetrationanddevelopmentofthesetwomaterialswiththecoalwal1．ItiSfoundthatthepermeabilitycoeficientofPDcompositema

6、terialisapproximately1／48ofthatofpolyurethane．Polyurethanehasacellularnetworkstructureandlargerinternalporosity，andthereexistsablankareabetweenpolyurethaneandtheholewal1．However，PDcompositematerialhasasmallerinternalporosity．andthetightstructuremakesthecombinationofPDcompositematerialwith

7、theholewallmorecompact．Comparedwithpolyurethane，PDcompositematerialiseasiertoovercomegaspressureandwaterresistanceandthengraduallyinfiltrateatthefracturezonearoundtheborehole．MoreoverPDcompositematerialcancontinuetodevelopinresidualcracksandholesaroundtheborehole．KE