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2022.15 科学技术创新 -1 -
多种纳米材料协同优化矿用密封材料性能研究
徐宇航 景 茂
（山东科技大学 安全与环境工程学院，山东青岛 266590）
摘 要：煤矿井下抽采***不仅使***能源得到利用，同时也有助于消除煤炭开采过程中的***灾害风险。瓦
斯抽采钻孔的密封性能直接影响抽采效果，因此本文通过对水泥基密封材料进行改性优化，提升***抽采率，降低
***事故发生的概率。本文讨论了纳米二氧化硅（NS）、多壁碳纳米管（MWCNTs）和氧化石墨烯（GO）对钻孔密封材料
孔隙率、微观结构和力学性能的影响。结果表明，三种纳米材料的协同作用促进了水合硅酸钙（C-S-H）、钙矾石（Aft）
等水化产物的生成，优化了微观孔结构。然而当 NS 的含量从 2 wt %增加到 4 wt %时，力学性能的改善明显减弱。
2wt% NS、0.1wt% MWCNTs、0.03 wt%GO 为最佳配比，与纯水泥相比，力学性能提高 24.7%，总孔隙率降低 23.9%。研
究结果表明纳米水泥基改性材料优化了密封材料孔隙结构及力学性能，对于提高***抽采具有重要意义。
关键词：***抽采；密封材料；孔隙结构；力学强度
中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2022）15-0001-05
为有效遏制煤矿***事故的发生，我国常采用*** MWCNTs 以及 GO。实验选择的水灰比为 0.5，依据钻孔
抽采的技术手段降低矿井内的***浓度[1- 2]。水泥基注浆 密封材料的封孔、强度及流动性的相关要求，结合多种
材料由于其取材简便，成本不高，注浆工艺简单而被广 纳米材料及水泥的优点，通过正交试验筛选出材料最优
泛应用于***抽采领域。普通水泥材料易收缩开裂，且 配比如表 1 所示。
其固有的力学性能和孔隙结构无法满足生产需要[3- 6]。近 表 1 各实验组的材料组成
年来，纳米材料在我国混凝土工程中的应用愈加频繁，
类别■
运用要求也随着不同领域越来越高[7- 9]。纳米水泥基注浆 NS(wt%)■ MWCNTs(wt%)■ GO(