一种煤矿用单组份快速堵水材料及其制备和使用方法技术

一种煤矿用单组份快速堵水材料及其制备和使用方法，属于高分子材料制备应用技术领域。其特征在于，按照重量份数计由如下原料组成：改性聚醚多元醇、异氰酸酯1、异氰酸酯2、苯磺酰氯、阻燃剂、双吗啉二乙基醚。本发明专利技术通过改进配方和制备工艺实现了聚氨酯堵水材料由双组份到单组份的转变，提高了针对突发性涌水的治理效率。此外，本专利在使用时配合气囊膨胀结构，能够起到有效封堵漏水操作空间的作用，避免突发性大量涌水冲击堵水材料，造成救灾失败的情况发生。败的情况发生。败的情况发生。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿用单组份快速堵水材料及其制备和使用方法


[0001]本专利技术属于高分子材料制备应用
，具体为一种煤矿用单组份快速堵水材料及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量、恶化工人的劳动环境、增加矿井的排水设施及排水费用，给煤矿生产带来了不安全因素，严重者甚至引发淹井事故，从而造成生命和财产的重大损失，对其进行防治工作具有十分重要和十分迫切的现实意义。注浆堵水是矿井水害防治的重要方法之一，具有减轻矿井排水负担、节省排水用电、降低吨煤成本、提高工效和质量、加固井巷薄弱地段、减少突水机率、延长矿井服务年限的明显优点。
[0003]目前煤矿井巷堵水注浆材料大都选用水泥类浆材或聚氨酯类浆材。水泥类浆材其主要优点是成本低、材料来源广，但由于其硬化后易收缩而产生细小裂隙，在水力冲刷下裂隙逐渐扩大，堵水效果不理想，且因其为颗粒性材料，难以压入细小裂隙中，因此其应用范围有一定的局限性；另外，由于其固化速度慢，无法治理突发情况下的大量涌水。聚氨酯类浆材对煤岩体等材质的附着力很强，并且本身具有优异的耐腐蚀、耐磨、耐冲击等性能，并且固化速度可调。但是目前所使用的聚氨酯类堵水材料多采用双组份设计，虽然性能很好，但施工时需要特殊的双液注浆设备进行作业、操作工艺复杂，特别是在恶劣工况条件下受到注浆设备的限制，无法完成对突发性涌水的治理。双组份设计需要的原料种类更多，会导致加工工艺复杂，制备成本较高。此外，双组份型聚氨酯类堵水材料的发泡速度普遍较慢，如公开号为CN113621128A、专利名称为《安全型酚醛树脂改性聚氨酯功能材料及其制备方法》的中国专利技术专利，其功能材料的发泡固化时间长达1分钟；公开号为CN105504202B，专利名称为《一种原位合成可控纳米二氧化硅增强亲水性聚氨酯注浆堵水材料及其制备方法》的中国专利技术专利，其公布的凝胶时间也在20
‑
30秒左右，上述公开的现有技术显然不适用于突发性涌水事故的治理。
[0004]综上所述，当井下出现突发性水灾时，如果涌出水量过大，现有技术中的堵水材料来不及发泡固化，即被水流冲走，无法实现堵水堵漏的目的。因此，在实际使用时，如何结合应急安全设施投放和固定堵水材料，达到优异的堵水的效果，也是本领域技术人员急需解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种煤矿用单组份快速堵水材料及其制备方法，通过改进配方和制备工艺实现了聚氨酯堵水材料由双组份到单组份的转变，提高了针对突发性涌水的治理效率。此外，本专利在使用时配合气囊膨胀结构，能够起到有效封堵漏水空间的作用，避免突发性大量涌水冲击堵水材料，造成救灾失败的情况发生。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种煤矿用单组份快速堵水材料，其特征在于，按照重量份数计由如下原料组成：
改性聚醚多元醇
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200
‑
350份；异氰酸酯1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
65
‑
80份；异氰酸酯2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100
‑
200份；苯磺酰氯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.01
‑
0.04份；阻燃剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40
‑
50份；双吗啉二乙基醚
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
5份；其中，所述的改性聚醚多元醇为亲水性聚醚多元醇DEP
‑
28、DEP
‑
3600H、EP
‑
400、n210、4802中的一种或几种与1,6
‑
己二异氰酸酯反应制得的一种端羟基化合物（所述的亲水性聚醚多元醇与1,6
‑
己二异氰酸酯反应改性的目的，是为了增加多元醇的分子量）。
[0007]优选的，所述的异氰酸酯1为T
‑
65、T
‑
80、T
‑
100中的一种或几种。
[0008]优选的，所述的异氰酸酯2为MDI
‑
100、MDI
‑
50、TDI
‑
80中的一种或几种。
[0009]优选的，所述的阻燃剂为TCPP、TCEP中的一种或两种。
[0010]本专利技术的一种煤矿用单组份快速堵水材料的制备方法，包括如下步骤：1）称取配方量的改性聚醚多元醇、异氰酸酯1、苯磺酰氯，在70
‑
90℃下搅拌反应1.5
‑
3h；2）步骤1完成后，再向体系中加入配方量的异氰酸酯2、阻燃剂并搅拌均匀；3）将步骤2所制备的产物冷却至35℃以下，加入配方量的双吗啉二乙基醚并搅拌均匀，封入氮气保存即得本专利技术所述的煤矿用单组份快速堵水材料。
[0011]本专利技术所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料的使用方法，将煤矿用单组份快速堵水材料预设在综合堵漏结构体的堵水材料囊中，并将综合堵漏结构体设置在矿井的主巷道和各个分巷道的前端两侧侧壁上；综合堵漏结构体的设置数量为两组以上；相邻综合堵漏结构体的间隔为1.5
‑
4米；初始状态下，综合堵漏结构体的安全气囊本体处于收缩状态；遥控启动安全气囊本体中的气囊触发装置，能够起爆安全气囊本体内的叠氮化钠，反应生成的氮气能够令安全气囊本体向外膨胀呈长条状，从而达到部分封闭巷道的目的；与此同时，膨胀的安全气囊本体能够令附着在安全气囊本体外壁上的堵水材料囊破裂，堵水材料囊中的煤矿用单组份快速堵水材料泄漏出来，在矿井内接触水后迅速发泡并固化，直至完全填充起各个安全气囊本体之间的间隙，达到堵水目的。
[0012]优选的，所述综合堵漏结构体包括若干个纵向开设在矿井侧壁上的装置容槽，所述装置容槽的外侧敞口，在各个装置容槽内设置膨胀堵水装置；所述膨胀堵水装置包括膨胀气囊结构，所述膨胀气囊结构包括安全气囊本体和气囊触发装置，在安全气囊本体内设置有气囊触发装置和固态的叠氮化钠；安全气囊本体是由弹性材料制成的封闭囊体，在完全充气状态下为长条形柱状体；安全气囊本体的内侧固定在装置容槽的侧壁上；在安全气囊本体的外壁上贴敷设置若干个堵水材料囊，堵水材料囊为非弹性或低弹性膜体材料制成。
[0013]优选的，所述堵水材料囊包括外囊体和内囊体，煤矿用单组份快速堵水材料预存在封闭的内囊体中，并在内囊体中冲入氮气；在内囊体外包裹网兜结构，网兜结构外包裹外囊体；外囊体呈球冠形，外囊体的圆形边沿热合固定在收缩状态的安全气囊本体上，网兜结构的两端设置牵拉绳，牵拉绳的外伸端固定在安全气囊本体的外壁上；当安全气囊本体膨胀时，能够撕破外囊体结构，并同步向两个相反的方向拉扯两个牵拉绳，直至网兜结构将内
囊体箍破，令内囊体中的煤矿用单组份快速堵水材料泄漏出来，布满安全气囊本体的外表面，煤矿用单组份快速堵水材料遇水发泡固化，封堵住各个安全气囊本体之间的缝隙，实现面状封堵漏水的目的。
[0014]优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用单组份快速堵水材料，其特征在于，按照重量份数计由如下原料组成：改性聚醚多元醇
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200
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350份；异氰酸酯1
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65
‑
80份；异氰酸酯2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100
‑
200份；苯磺酰氯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.01
‑
0.04份；阻燃剂
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40
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50份；双吗啉二乙基醚
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
5份；其中，所述的改性聚醚多元醇为亲水性聚醚多元醇DEP
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28、DEP
‑
3600H、EP
‑
400、n210、4802中的一种或几种与1,6
‑
己二异氰酸酯反应制得的一种端羟基化合物。2.根据权利要求1所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料，其特征在于，所述的异氰酸酯1为T
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65、T
‑
80、T
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100中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料，其特征在于，所述的异氰酸酯2为MDI
‑
100、MDI
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50、TDI
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80中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料，其特征在于，所述的阻燃剂为TCPP、TCEP中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）称取配方量的改性聚醚多元醇、异氰酸酯1、苯磺酰氯，在70
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90℃下搅拌反应1.5
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3h；2）步骤1完成后，再向体系中加入配方量的异氰酸酯2、阻燃剂并搅拌均匀；3）将步骤2所制备的产物冷却至35℃以下，加入配方量的双吗啉二乙基醚并搅拌均匀，封入氮气保存即得本发明所述的煤矿用单组份快速堵水材料。6.根据权利要求1所述的一种煤矿用单组份快速堵水材料的使用方法，其特征在于：将煤矿用单组份快速堵水材料预设在综合堵漏结构体的堵水材料囊中，并将综合堵漏结构体设置在矿井的主...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟，赵政，成方丽，
申请(专利权)人：山东润义金新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：