瓦斯抽采钻孔动态密封黏液型材料实验研究

为解决动态密封方法中现有黏液材料无法有效封堵煤岩漏气通道的问题,本文对钠基膨润土进行了改性研究。以钠基膨润土为基料,选取黏合剂羧甲基纤维素钠(CMC)、保水剂聚丙烯酰胺(PAM)和表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)作为添加剂,研制出一种能与煤壁紧密结合的动态密封黏液型材料。通过单因素实验分别考察了表面活性剂掺量、保水剂掺量及水料比的变化对材料黏度及流动性的影响,掌握了各因变量随自变量的变化趋势。在此实验基础上,根据正交实验原理设计了三因素三水平17组配比实验,对17组实验所得黏液的黏度进行了统计,根据30 min内所得材料黏度值进行拟合与回归性分析,得到了拟合二次回归方程。其次,通过方差分析、等高线分析及响应曲面分析判断出各因素交互性对实验结果的显著性,分析表明3因素显著性排序为:保水剂>水料比>表面活性剂。最后,利用Design-Expert软件得出黏液材料的最佳配比为:表面活性剂4%,保水剂0.8%,水料比10∶1。为验证动态密封黏液型材料的高效性,选取漳村煤矿进行现场实验,并对30天内瓦斯抽采数据进行统计分析。实验表明:试验孔瓦斯抽采浓度比传统黏液材料封孔提高了24.57%,瓦斯抽采时间延长了1.5倍,瓦斯抽采流量得到显著提升,达到了煤矿瓦斯高效抽采的目的。