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多種納米材料協(xié)同優(yōu)化礦用密封材料性能研究

     
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摘要

煤礦井下抽采瓦斯不僅使瓦斯能源得到利用,同時也有助于消除煤炭開采過程中的瓦斯災(zāi)害風(fēng)險。瓦斯抽采鉆孔的密封性能直接影響抽采效果,因此本文通過對水泥基密封材料進(jìn)行改性優(yōu)化,提升瓦斯抽采率,降低瓦斯事故發(fā)生的概率。本文討論了納米二氧化硅(NS)、多壁碳納米管(MWCNTs)和氧化石墨烯(GO)對鉆孔密封材料孔隙率、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,三種納米材料的協(xié)同作用促進(jìn)了水合硅酸鈣(C-S-H)、鈣礬石(Aft)等水化產(chǎn)物的生成,優(yōu)化了微觀孔結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)NS的含量從2 wt%增加到4 wt%時,力學(xué)性能的改善明顯減弱。2wt%NS、0.1wt%MWCNTs、0.03 wt%GO為最佳配比,與純水泥相比,力學(xué)性能提高24.7%,總孔隙率降低23.9%。研究結(jié)果表明納米水泥基改性材料優(yōu)化了密封材料孔隙結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能,對于提高瓦斯抽采具有重要意義。

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