一种矿用高分子加固材料、加注设备及加固方法技术

本发明专利技术提出一种矿用高分子加固材料、加注设备及加固方法，矿用高分子加固材料包括A组份和B组份，A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇75‑85%、阻燃剂12‑20%、催化剂2‑3.5%、有机锡0.1‑0.8%、异辛酸钾0.2‑1%和硅油0.5‑1%；B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯85‑92%和阻燃剂8‑15%；A组份和B组份按照体积比1：1混合反应形成加固浆液。本发明专利技术所述加固材料不仅依靠泵压作用的浓度压力差进行渗透，而且依靠材料本身的膨胀特性产生自身的二次渗透，使得浆液向四周扩散，具有渗透性强、粘结力高、韧性优良、超高强度以及阻燃安全、环保等优势，同时所述加固材料的加固操作快捷，能够适应于各种复杂煤矿地质条件下的煤层加固，市场前景广阔。

Mining polymer reinforcing material, filling equipment and reinforcing method

The invention provides a method for mining polymer reinforcement materials, filling equipment and method of reinforcement, reinforcement of mine polymer materials including A components and B components, A components in percentage by mass comprises the following ingredients: 75 polyether polyols 85%, flame retardant 12 20%, 2, 3.5% organic tin catalyst 0.1 0.8% 0.2, isooctanoate K 1% and 0.5 silicone oil 1%; B components in percentage by mass comprises the following ingredients: 85 92% isocyanate and flame retardant 8 15%; A component and the B component according to the volume ratio of 1:1 mixed reaction to form grout reinforcement. The concentration of stress the reinforcement material not only rely on the role of the pump pressure difference and penetration, rely on expansion characteristics of the material itself has two penetration of its own, making the slurry to diffuse and has strong permeability, high bonding strength, good toughness, high strength and flame retardant safety, environmental protection and other advantages, at the same time the reinforcement reinforcement operation is quick, can adapt to all kinds of complicated geological conditions of coal seam under the consolidation, market prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料
，具体的涉及一种加固材料，尤其是一种矿用高分子加固材料、加注设备及煤（岩）层加固方法。
技术介绍
作为一个产煤大国，煤炭作为我国主要能源的地位仍不会改变，但我国煤矿安全生产形式一直以来仍未得到根本改善，每年煤矿安全事故经常发生，煤矿事故的死亡率高。煤矿安全生产、保护矿工的生命安全和国家的财产安全一直是国家安全生产防护的重中之重。煤矿中的安全隐患有诸多方面，如:瓦斯、透水、塌方等。矿用新型材料和技术是消除瓦斯、冒顶、火灾和顶板等煤矿井下灾害的有效方法之一，国外矿用新型材料发展有悠久历史，在澳大利亚、俄罗斯、德国等国均有成熟使用。随着煤炭工业安全生产信息与技术国际化交流的日趋广泛与深入，在国外应用比较成熟的矿用新型材料开始传入国内，上世纪70年代，河北开滦集团引进德国产品和技术，在范各庄煤矿井下用高分子材料进行了堵水。后来，该技术虽在科研方面有所进展，但没有大面积推广和产业化。直到2000年，济宁浩珂矿业工程设备有限公司引进吸收法国高分子材料和技术，才逐步走上自主创新之路。经过十多年的发展，矿用新型材料作为解决煤矿安全生产的先进技术，已被国内引进、消化、吸收，其中矿用高分子加固材料在解决工作面塌冒治理及顶板维护、巷道加固和不良地质条件下的围岩固化等安全问题中，以其安全、高效和快捷等特点得到广泛的推广和应用。目前煤矿生产对安全管理提出了更新更高的目标，煤体加固、瓦斯治理、水害防范、顶板管理、防灭火等等安全工程的解决方案对安全新型材料的需求越来越大、应用范围越来越广，但目前广泛使用的矿用高分子加固材料均为采购，品种繁多，产品技术和产品质量良莠不齐，不便于矿井安全的综合管理，具体来讲当前的矿用高分子加固材料在使用中主要存在以下缺点：（1）加固后的破碎煤岩体要经受多次剧烈矿山压力影响，对材料固结后的体积收缩、粘结强度及抗压强度要求很高，但是现有的矿用高分子加固材料无法达到这种强度要求；（2）现有的矿用高分子加固材料的闪点特性、阻燃特性无法满足矿用安全要求；（3）现有的矿用高分子加固材料的速凝特性无法满足化学加固与采掘施工快速推进相结合的使用要求；（4）当前井下通风空间有限，对加固材料的有害成分要求严格，当前的矿用高分子加固材料无法满足矿井环保要求。
技术实现思路
本专利技术基于上述现有技术问题，创新的提出一种全新的矿用高分子加固材料、加注设备及煤（岩）层加固方法，所述矿用高分子加固材料自身能够发生膨胀，自动产生浆液在煤岩体裂隙中的二次渗透压力，其不仅依靠泵压作用的浓度压力差进行渗透，而且可依靠材料本身的膨胀特性产生自身的二次渗透，使得浆液向四周扩散，从而使得所述矿用高分子加固材料的扩散范围和充填密实度相比于现有普通加固材料要高出数倍，具有渗透性强、粘结力高、韧性优良、超高强度以及阻燃安全、环保等独特优势，而且通过创新专用于所述矿用高分子加固材料的加注设备，使得所述矿用高分子加固材料的加固操作快捷简单，能够适应于各种复杂煤矿地质条件下的加固，市场前景广阔。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种矿用高分子加固材料，包括A组份和B组份，其中A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇75-85%、阻燃剂12-20%、催化剂2-3.5%、有机锡0.1-0.8%、异辛酸钾0.2-1%和硅油0.5-1%；其中B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯85-92%和阻燃剂8-15%；同时A组份和B组份按照体积比1：1混合反应形成加固浆液。进一步的根据本专利技术所述的矿用高分子加固材料，其中A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇80%、阻燃剂16%、催化剂2.2%、有机锡0.5%、异辛酸钾0.6%和硅油0.7%；其中B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯90%和阻燃剂10%。进一步的根据本专利技术所述的矿用高分子加固材料，其中A组份中的所述聚醚多元醇采用MN-500型聚醚多元醇，所述催化剂采用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯，所述硅油采用CGYM-1型硅油。进一步的根据本专利技术所述的矿用高分子加固材料，其中A组份和B组份中的阻燃剂为磷酸三（2-氯丙基）酯。进一步的根据本专利技术所述的矿用高分子加固材料，其中A组份和B组份中的阻燃剂由质量百分比含量为65％-70％的熔融指数处于11-15g/10min的聚丙烯、质量百分比含量为5％-8％的熔融指数在1.8-2.0g/10min的聚乙烯、质量百分比含量为15％-20％的选自粉末状滑石、高岭石、绢云母、二氧化硅以及硅藻土中的至少一种无机填料和质量百分比含量为5％-8％的选自十溴二苯基醚、十二氯十二氢二甲桥苯唑环辛烯或其混合物的有机阻燃卤化物混合制得。进一步的根据本专利技术所述的矿用高分子加固材料，其中A组份的浆液密度为1.010～1.040 g/cm3，A组份的初始粘度为130～260mPa·s，B组份的浆液密度为1.220～1.240 g/cm3，B组份的初始粘度为240～359mPa·s，A组份和B组份混合的最高反应温度小于140℃，A组份和B组份的反应时间小于120秒，A组份和B组份混合反应形成的加固浆液的抗压强度大于40MPa、抗拉强度大于15MPa、抗剪强度大于15MPa、粘结强度大于3.0Mpa。一种专用于本专利技术所述矿用高分子加固材料的加注设备，包括一台双组份化学注浆泵和一支双液注射混合枪，所述双组份化学注浆泵将A组份和B组份按照预定的混合比例泵送注入至所述双液注射混合枪内，所述双液注射混合枪实现A组份和B组份的混合反应，并将混合反应后得到的加固浆液加注到目的位置。进一步的根据本专利技术所述的加注设备，其中所述双组份化学注浆泵包括第一料筒1、第二料筒2、第一吸料软管3、第二吸料软管4、多功能气泵5、第一流量控制器6、第二流量控制器7、第一排料软管8和第二排料软管9，所述第一料筒1用于存放所述A组份，所述第二料筒2用于存放所述B组份，所述第一吸料软管3连接于第一料筒1和多功能气泵5之间，所述第二吸料软管4连接于第二料筒2和多功能气泵5之间，所述第一排料软管8和第二排料软管9连接于所述多功能气泵5，在所述第一排料软管8上设置有所述第一流量控制器6，在所述第二排料软管9上设置有所述第二流量控制器7，所述多功能气泵5通过第一吸料软管3将第一料筒1中的A组份抽吸到第一排料软管8中，通过第一流量控制器6控制抽吸到第一排料软管8中的A组份的体积流量，所述多功能气泵5通过第二吸料软管4将第二料筒2中的B组份抽吸到第二排料软管9中，通过第二流量控制器7控制抽吸到第二排料软管9中的B组份的体积流量；所述双液注射混合枪包括第一注射管路10、第二注射管路13和混合注射管路16，所述第一注射管路10和第二注射管路13的出料端共同连通于所述混合注射管路16，所述双液注射混合枪整体形成为“Y”形结构，所述第一注射管路10和第二注射管路13上均设置有阀门，所述第一排料软管8的出料口连接于所述第一注射管路10的进料口，所述第二排料软管9的出料口连接于所述第二注射管路13的进料口，注入至所述第一注射管路10中的A组份和注入至第二注射管路13中的B组份在混合注射管路16中进行均匀混合反应生成加固浆液，并经混合注射管路16将加固浆液加注到目的位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用高分子加固材料，其特征在于，包括A组份和B组份，其中A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇75‑85%、阻燃剂12‑20%、催化剂2‑3.5%、有机锡0.1‑0.8%、异辛酸钾0.2‑1%和硅油0.5‑1%；其中B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯85‑92%和阻燃剂8‑15%；同时A组份和B组份按照体积比1：1混合反应形成加固浆液。

【技术特征摘要】
1.一种矿用高分子加固材料，其特征在于，包括A组份和B组份，其中A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇75-85%、阻燃剂12-20%、催化剂2-3.5%、有机锡0.1-0.8%、异辛酸钾0.2-1%和硅油0.5-1%；其中B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯85-92%和阻燃剂8-15%；同时A组份和B组份按照体积比1：1混合反应形成加固浆液。2.根据权利要求1所述的矿用高分子加固材料，其特征在于，其中A组份按质量百分比含量包括如下原料成分：聚醚多元醇80%、阻燃剂16%、催化剂2.2%、有机锡0.5%、异辛酸钾0.6%和硅油0.7%；其中B组份按质量百分比含量包括如下原料成分：异氰酸酯90%和阻燃剂10%。3.根据权利要求1或2所述的矿用高分子加固材料，其特征在于，其中A组份中的所述聚醚多元醇采用MN-500型聚醚多元醇，所述催化剂采用邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯，所述硅油采用CGYM-1型硅油。4.根据权利要求3所述的矿用高分子加固材料，其特征在于，A组份和B组份中的阻燃剂为磷酸三（2-氯丙基）酯。5.根据权利要求3所述的矿用高分子加固材料，其特征在于，A组份和B组份中的阻燃剂由质量百分比含量为65％-70％的熔融指数处于11-15g/10min的聚丙烯、质量百分比含量为5％-8％的熔融指数在1.8-2.0g/10min的聚乙烯、质量百分比含量为15％-20％的选自粉末状滑石、高岭石、绢云母、二氧化硅以及硅藻土中的至少一种无机填料和质量百分比含量为5％-8％的选自十溴二苯基醚、十二氯十二氢二甲桥苯唑环辛烯或其混合物的有机阻燃卤化物混合制得。6.根据权利要求1-5任一项所述的矿用高分子加固材料，其特征在于，其中A组份的浆液密度为1.010～1.040 g/cm3，A组份的初始粘度为130～260mPa·s，B组份的浆液密度为1.220～1.240 g/cm3，B组份的初始粘度为240～359mPa·s，A组份和B组份混合的最高反应温度小于140℃，A组份和B组份的反应时间小于120秒，A组份和B组份混合反应形成的加固浆液的抗压强度大于40MPa、抗拉强度大于15MPa、抗剪强度大于15MPa、粘结强度大于3.0Mpa。7.一种专用于权利要求1-6任一项所述矿用高分子加固材料的加注设备，其特征在于，包括一台双组份化学注浆泵和一支双液注射混合枪，所述双组份化学注浆泵将A组份和B组份按照预定的混合比例泵送注入至所述双液注射混合枪内，所述双液注射混合枪实现A组份和B组份的混合反应，并将混合反应后得到的加固浆液加注到目的位置。8.根据权利要求7所述的加注设备，其特征在于，所述双组份化学注浆泵包括第一料筒（1）、第二料筒（2）、第一吸料软管（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢延团，薄其山，
申请(专利权)人：邢延团，
类型：发明
国别省市：陕西;61