采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 758-775.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0458
李振1,3,4,张汝萍1,冯国瑞2,3,4,柳路妍1,徐海宁1,刘驰原1,程明明1,赵文斌1
摘要: 为实现工业固废资源化利用与钻孔密封质量提升的双重目标,以钠基膨润土和工业固废粉煤灰为基料,以增稠剂掺量A、保水剂掺量B、表面活性剂掺量C及水灰比D为变量,选取黏度Y1、保水率Y2和接触角Y3为响应指标,采用响应面Box-Behnken设计结合满意度函数多目标优化方法,开展多组分复合改性自适应封孔材料研制及多性能协同优化研究。结果表明:单因素试验确定各变量因素的合理掺量范围:增稠剂 4.0%~6.0%、保水剂 0.4%~0.8%、表面活性剂 3.0%~5.0%、水灰比 9.5~12.5,可初步实现黏度、保水率和接触角的性能平衡;多因素复合交互作用对材料目标性能影响显著:A与D交互对Y1影响最大,B与D交互对Y2影响最为突出,而Y3主要受C与D协同调控;多目标性能协同优化下材料最佳配比:钠基膨润土与粉煤灰配比为5∶1,增稠剂掺量4.13%、保水剂掺量0.53%、表面活性剂掺量4.00%、水灰比11.17,整体满意度达0.71,可最大化实现材料黏附性、保水性与润湿性的综合优化。研究结果对推进钻孔裂隙动态长效密封技术发展具有重要应用价值。
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