煤炭学报

作者：司磊磊, 王迎辉, 魏建平, 孔亚冬, 赵桐宇, 孙飞杨, 王志明,

关键词：封孔材料, 裂隙自修复, 力学性能, 水化产物, 微观结构,

注浆封孔质量是保障瓦斯抽采效果的关键因素，受采掘应力扰动及浆液失水收缩等影响，封孔材料容易开裂形成再生裂隙，导致抽采钻孔漏气。因此提出自修复注浆封孔思路，当抽采钻孔漏气时，封孔材料在自修复剂(主要成分为金属络合剂)的作用下可自发与环境中的水及CO2发生反应，生成CaCO3等沉淀产物，实现裂隙自愈合。然而，自修复剂会干扰封孔材料的水化反应进程，对其力学性能产生负面影响。因此在现有研究基础上，通过调节自修复剂掺量，使封孔材料保持良好自修复能力的同时，使其兼具较高的力学性能。结果表明：随着自修复剂掺量的减少，封孔材料的裂隙修复性能下降，S1试件在养护4 d时可修复最大宽度为0.88 mm的裂隙，而S2、S3试件需养护5 d时才能分别修复最大宽度0.73、0.71 mm的裂隙。但封孔材料的力学性能有所提升，抗压强度从S1试件的3.23 MPa提高到了S2试件的4.31 MPa和S3试件的8.85 MPa。为进一步研究自修复剂对封孔材料的影响，通过SEM-EDS试验分析了封孔材料的微观形貌及元素组成，通过XRD试验分析了封孔材料的矿物组成。SEM-EDS测试结果表明：随着自修复剂掺量的减少，水化产物的生成量增加，且产物间结合更为紧密，形成连续的网状结构。XRD测试结果表明：3组试件矿物组成相同，但随着自修复剂掺量的减少，未水化熟料(3CaO·SiO2、2CaO·SiO2)的衍射峰强度减弱，水化产物(C−S−H凝胶、Ca(OH)2)的衍射峰强度增强。通过对自修复剂掺量的改变，发现自修复剂掺量为12%时，封孔材料能够兼顾自修复性能的同时，又有效提高了力学性能。研究结果对封孔材料自修复性能及力学性能调控具有重要意义。

来源：2025年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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