基于响应面法的磁性封孔材料浆液配比优化

为探究一种新型示踪封孔材料,选择普通硅酸盐水泥及不同的磁性材料制备一种磁性示踪材料。以水灰比、磁性粒子质量分数、纳米粒子占比3个变量作为影响因素,首先通过单因素试验得到各组分掺量对材料流动效果和悬浮特性的影响,在此基础上采用响应面法分析,研究多因素交互作用对磁性示踪材料在流动效果和悬浮特性的影响并得出最优配比。结果表明:单因素中水灰比对磁性浆液的流动性和悬浮情况影响最大,多因素交互作用中纳米粒子占比与水灰比交互作用对磁性浆液流动性和悬浮情况影响最大。当水灰比0.95∶1,磁性粒子质量分数13.41%,纳米粒子占比14.04%,此时所配置的磁性浆液物理性质良好,浆液流动性强,满足注浆工程要求,且磁性粒子能够较好的悬浮在浆液中。在常村煤矿进行现场试验,按该比例制备的磁性浆液不仅能起到封孔作用,且示踪效果良好,可观测到钻孔内浆液的扩散范围在以钻孔为中心半径在850 mm的圆内,确定材料的最佳配比,验证磁性封孔材料示踪效果,研究成果可为裂隙发育研究提供支持。