一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料及其制备方法和应用，属于化学合成技术领域，矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料包括如下重量份的原料：水泥100

【技术实现步骤摘要】
一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学合成
，具体是一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着煤矿采深逐渐加大，综合机械化程度提高，高产高效工作面的建设，工作面上隅角瓦斯管理风险越来越高，高效治理越来越困难，严重制约着煤矿的安全高效生产。矿井漏风会造成动力的额外消耗，使矿井、采区和工作面的有效风量(送达用风地点的风量)减少，造成瓦斯积聚、气温升高等，影响安全生产和工人身体健康。大量的漏风会使通风系统稳定性降低，风流易紊乱，调风困难，易发生瓦斯事故。会使采空区、被压碎的煤柱和封闭区内的煤炭及可燃物发生氧化自燃，易发生火灾。当地表有塌陷区时，老窑裂隙的漏风会将采空区的有害气体带入井下，使井下环境条件恶化而威胁安全生产。井下漏风控制是防止有害气体涌入生产区域和煤层自燃火灾的最主要手段之一。在高瓦斯工作面尾巷取缔后，目前国内外煤矿广泛采用采空区或者上隅角抽采的方法来解决瓦斯局部超限的问题，通过堵漏的技术方法来降低采空区高瓦斯风流的漏出，提高上隅角瓦斯抽采的浓度等措施。现阶段广泛应用密闭堵漏材料对漏风点进行封堵，以确保矿井的安全生产。
[0003]目前主要使用的堵漏风材料主要分成有机、无机封堵材料。传统的无机材料如黄土充填，水泥砂浆抹面，石膏浆液密封堵漏等，这些材料一般粘度较大，易沉淀和泌水，固结体容易产生裂缝，施工完成后墙体的抗压强度和抗冲击强度比较差。近些年来使用的无机凝胶材料，如水玻璃
‑
铵盐凝胶，粉煤灰凝胶等，其在胶凝后能够充填煤岩体裂隙，封堵漏风通道，但胶体失水后容易龟裂。有机堵漏风材料主要有罗克休、马丽散、艾格劳尼等，这些材料虽然封堵漏风效果较好，但是也有成本较高，反应产热量大，强度低，污染环境等问题。因此将无机材料和有机材料的优势结合在一起，克服它们的不足，研发一种新型的矿用堵漏聚合物材料对防治工作面漏风具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，包括以下重量份的原料：
[0007]水泥100
‑
130份、细骨料120
‑
150份、硅灰3
‑
5份、甲基丙烯酸甲酯35
‑
45份、氧化镁6
‑
9份、引发剂1.2
‑
1.5份、表面活性剂1
‑
2份、硅烷偶联剂1
‑
2份、交联剂1
‑
1.5份，碱性水溶液50
‑
60份。
[0008]作为本专利技术的进一步技术方案，所述水泥为标号P.F32.5或P.F42.5粉煤灰硅酸盐水泥。
[0009]作为本专利技术的更进一步技术方案，所述细骨料为II区中砂，细度模数为2.3
‑
2.6。
[0010]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述硅灰粒度为0.5
‑
1μm。
[0011]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述碱性水溶液pH值为11
‑
13。
[0012]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述引发剂为偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈和N，N
‑
二甲基苯胺，且分阶段使用。
[0013]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯和/或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
[0014]一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将部分引发剂加入甲基丙烯酸甲酯中，保持温度为70
‑
80℃，均匀搅拌20min后呈粘稠状，制成的预聚浆体备用；
[0016]按配比将水泥、细骨料、硅灰、氧化镁、硅烷偶联剂依次加入反应釜中，均匀搅拌20min，得到基料；
[0017]将预聚浆体、交联剂和剩余的引发剂加入基料中，再加入碱性水溶液、表面活性剂，搅拌10min后得到聚合物水泥砂浆材料。
[0018]作为本专利技术的再进一步技术方案，加入甲基丙烯酸甲酯中的引发剂为偶氮二异丁腈，加入基料中的引发剂为过氧化苯甲酰或N，N
‑
二甲基苯胺。
[0019]一种密封构架，包括密封骨架，所述密封骨架中使用如上述的矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]1、聚合水泥砂浆材料兼具无机材料强度及有机材料柔性，使得水泥砂浆在强度、抗裂性、韧性等方面比普通水泥砂浆有大幅提升，堵漏风效果显著，同时阻燃、环保无毒，可适应多种施工方法。
[0022]2、使用的粉煤灰水泥具有良好抗裂性能，且水化热较低，通过掺入硅灰可以提高粉煤灰的早期强度、提高水泥砂浆和易性，方便施工；采用KH
‑
570硅烷偶联剂改性硅灰粉体，硅灰团聚现象减少，提高疏水性能和硅灰在浆体中的分散稳定性，加快与水泥水化产生的Ca(OH)2反应，增加早期强度。
[0023]3、使用的氧化镁在水化过程中产生的氢氧化镁有微膨胀特性，而聚甲基丙烯酸甲酯有机结构束缚水泥砂浆膨胀，使砂浆固结物更加密实，达到优异的防裂抗渗效果；同时氢氧化镁也是高效抑烟的阻燃剂，在阻燃过程中，自身分解吸热，可稀释氧气，分解后的产物氧化镁同为耐高温物质，覆盖在聚合物固结体表面，隔绝空气，起到进一步阻燃作用。
[0024]4、使用的硅烷偶联剂KH
‑
570具有两种性质的官能团，一种能与水泥及粉煤灰表面的硅羟基发生反应；另一种可连接到聚甲基丙烯酸甲酯分子链上，将无机基料和有机基体结合在一起，形成二者互穿的空间网络结构，既有水泥砂浆的刚性，又有树脂的柔性及疏水性能，形成优势互补。
[0025]5、矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料及密封骨架，能够形成一个应用效果良好的堵漏系统，该系统所述的聚合水泥砂浆材料能够有效降低漏风率，全面提高上隅角瓦斯抽采效率和改善瓦斯浓度超限的控制效果，骨架结构选用纤维
‑
凯夫拉材料，阻燃性能好，柔韧度好，能够根据实际情况构建所需的骨架结构，与聚合物水泥砂浆配合使用，建立一个稳定、方便有效的堵漏系统。
附图说明
[0026]图1是本专利技术聚合物水泥砂浆材料的制备流程图；
[0027]图2是本专利技术的沿空留巷加固堵漏应用示意图；
[0028]图3是本专利技术的工作面冒顶预防应用示意图；
[0029]图4是本专利技术的上下隅角堵漏应用示意图。
[0030]图中：1
‑
沿空留巷、2
‑
裂隙充填聚合混凝土、3
‑
采空区、4
‑
骨架结构、5
‑
工作面、6
‑
裂隙区、7
‑
冒空区、8
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥100
‑
130份、细骨料120
‑
150份、硅灰3
‑
5份、甲基丙烯酸甲酯35
‑
45份、氧化镁6
‑
9份、引发剂1.2
‑
1.5份、表面活性剂1
‑
2份、硅烷偶联剂1
‑
2份、交联剂1
‑
1.5份，碱性水溶液50
‑
60份。2.根据权利要求1所述的矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，其特征在于，所述水泥为标号P.F32.5或P.F42.5粉煤灰硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，其特征在于，所述细骨料为II区中砂，细度模数为2.3
‑
2.6。4.根据权利要求1所述的矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，其特征在于，所述硅灰粒度为0.5
‑
1μm。5.根据权利要求1所述的矿用堵漏风聚合物水泥砂浆材料，其特征在于，所述碱性水溶液pH值为11
‑
13。6.根据权利要求1所述的矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐满元，陈瑞鼎，张振彬，王建华，纪宇，胡经纬，桑泽鉴，王凯，张华瑜，王志静，陈捷，付伟，侯小龙，王慧杰，
申请(专利权)人：山西潞安矿业集团有限责任公司古城煤矿，
类型：发明
国别省市：