采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (3): 758-775.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2025.0458

• 论文 • 上一篇    下一篇

复合改性自适应缓凝封孔材料研制与多目标性能协同优化

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
  

  1. 1. 太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原030024;2. 太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;
    3. 矿山岩层控制及灾害防控山西省重点实验室,山西太原030024;
    4. 山西省煤基资源绿色高效开发工程中心,山西太原030024
  • 出版日期:2026-05-15 发布日期:2026-05-15
  • 通讯作者: 冯国瑞,E-mail: fguorui@163.com,Tel: 0351-3175911
  • 作者简介:李振(1988—),男,山东省济南市人,副教授,博士生导师,从事采动岩体力学与矿井瓦斯抽采方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学青年科学基金项目(A类延续资助)(52525401);国家自然科学基金项目(52474141);山西省基础研究计划项目(202403021211069);三晋英才青年拔尖人才项目

Development of composite modified adaptive retarding sealing material and multi-objective performance collaborative optimization

  • Online:2026-05-15 Published:2026-05-15

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:AD交互对Y1影响最大,BD交互对Y2影响最为突出,而Y3主要受CD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。

关键词: 钻孔封堵, 自适应封孔材料, 复合改性, 响应面法, 多目标优化

中图分类号: