一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法技术

本申请提出一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法，其中可被高效洗选的矿用注浆加固材料包括A组分和B组分；所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；所述填料的比重为2

【技术实现步骤摘要】
一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法


[0001]本申请涉及煤矿采掘工作面注浆加固
，尤其涉及一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿浅部煤层日益枯竭，煤矿开采进入深部开采阶段。煤矿深部煤岩体地质条件复杂，采煤过程中伴随着诸多灾害问题，如冲击地压灾害、煤与瓦斯突出灾害、突涌水灾害和冒顶片帮灾害等。尤其，深部煤矿采掘工作面的地质煤岩体破碎程度大，且受“三高一扰动”影响，工作面冒顶片帮灾害频发，不仅显著降低了采煤效率，而且严重威胁着井下矿工及设备安全。针对破碎程度较大的煤岩体，单一锚杆锚索难以发挥锚固力，且与快速推进的临时性治理目标不符。经多年的工程实践及新材料的发展，注浆加固可有效解决上述问题，已成为控制采掘工作面冒顶片帮问题的有效手段。
[0003]注浆加固材料种类繁多，按化学性质可以简单分为3类：无机类、有机类和有机
‑
无机复合类。在煤矿领域，被广泛应用的注浆材料主要是：水泥类(或改性水泥类)、高分子类和无机改性高分子类。高分子和改性高分子类材料主要用于预防或治理煤矿采掘工作面冒顶片帮事故。尤其是，聚氨酯注浆加固材料和硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料。硅酸盐改性聚氨酯材料克服了聚氨酯材料的不足，具有成本低、安全性高的突出优点，已成为用量最大的化学注浆材料。
[0004]虽然注入该类材料可有效解决工作面安全问题，但给后续洗选工艺带来新的问题。硅酸盐改性聚氨酯材料因含有超一半以上的硅酸盐，大量注浆后容易导致洗选后精煤灰分升高。因为硅酸盐改性聚氨酯固结体比重低于煤体比重，基于洗煤厂现有洗选工艺和洗煤原理，将加固材料从煤体中洗出非常困难。这显著增加了精煤灰分，严重降低了精煤品质。
[0005]基于煤矿和洗煤厂实际需求，亟需一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，不仅具有反应温度低、力学强度高、加固效果好的优点，而且可被高效洗选，不影响精煤品质。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提供一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料。
[0007]本申请的另一个目的在于提供一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其包括A组分和B组分；所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；所述填料的比重为2
‑
8mg/m3。
[0009]进一步的，所述氨基酸盐包括含有基团
‑
COOH、
‑
NH2和
‑
COOR的氨基酸盐中的至少一种，其中R为金属离子。
[0010]进一步的，所述分子侨联剂包括含有氨基的硅烷偶联剂、脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0011]进一步的，所述填料为重晶石粉、方铅矿粉和铁矿石粉中的至少一种。
[0012]进一步的，所述A组分中，所述硅酸钠溶液和氨基酸盐的质量比为(90
‑
95)：(2
‑
6)。
[0013]进一步的，所述B组分中，所述异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂的质量比为(60
‑
80)：(5
‑
30)：(10
‑
15)：(1
‑
5)。
[0014]进一步的，所述硅酸钠溶液的模数为2.4
‑
2.8，波美度为40
‑
50
°
B
é
。
[0015]进一步的，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
[0016]进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯、氯代棕榈油甲酯、三丁基磷酸酯中的至少一种。
[0017]进一步的，所述A组分和所述B组分的体积比为(0.85
‑
1.15)：1。
[0018]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法，包括：
[0019]将所述氨基酸盐与所述硅酸钠溶液混匀，获得所述A组分；
[0020]将部分所述增塑剂与填料混匀，随后加入所述分子侨联剂，于密闭、第一搅拌的条件下混匀，获得第一混合物；
[0021]将剩余的所述增塑剂加入所述第一混合物，获得第二混合物；
[0022]将所述第二混合物在第二搅拌的条件下加入所述异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得所述B组分。
[0023]本申请所提供的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，至少具有以下有益效果：
[0024]1、基于分子侨联技术，将大比重填料接枝在有机异氰酸酯组分中，不仅可显著提高矿用注浆加固材料固结体的比重，而且可避免表面填料团聚、应力集中，氨基酸盐可提高矿用注浆加固材料的体系稳定性，最终使得矿用注浆加固材料可被洗煤厂高效洗选，洗出率在99％以上。
[0025]2、由于本申请的矿用注浆加固材料可被高效洗选，将其注入煤矿采掘工作面，对煤质的灰分、挥发分、发热量和全硫等几乎没有任何不利影响。
[0026]3、A组分和B组分的组成设计，使得矿用注浆加固材料注浆固化中最高反应温度和释放的热量显著降低，阻燃性好，力学强度高，极大的提高了煤矿注浆的安全性，尤其是加固易自燃煤层时的安全性。
[0027]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0028]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0029]图1是以式(Ⅰ)所示的氨基酸盐为例，本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中氨基酸盐的作用机理示意图，其中1(波浪线)代表有机组分聚合后形成的高分子链(也即异氰酸酯与硅酸盐溶液中水反应生成的氨基甲酸酯或取代脲)。
[0030]图2是以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(式(Ⅱ))为例，本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中分子侨联剂的作用机理的示意图，其中：
[0031](a)为被分子侨联剂包覆的填料，其中2代表填料，3代表分子侨联剂；
[0032](b)为被分子侨联剂包覆的填料与有机物结合在一起，其中1(波浪线)代表有机组分聚合后形成的高分子链(也即异氰酸酯与硅酸盐溶液中水反应生成的氨基甲酸酯或取代脲)，2代表填料，3代表分子侨联剂。
具体实施方式
[0033]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0034]在申请中，数值范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
[0035]在申请中，所涉及的原材料、设备等，如无特殊说明，均为可通过商业途径或公知方法自制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，包括A组分和B组分；所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；所述填料的比重为2
‑
8mg/m3。2.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述氨基酸盐包括含有基团
‑
COOH、
‑
NH2和
‑
COOR的氨基酸盐中的至少一种，其中R为金属离子。3.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述分子侨联剂包括含有氨基的硅烷偶联剂、脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。4.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述填料包括重晶石粉、方铅矿粉和铁矿石粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述A组分中，所述硅酸钠溶液和氨基酸盐的质量比为(90
‑
95)：(2
‑
6)。6.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述B组分中，所述异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂的质量比为(60
‑
80)：(5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：于潇沣，谢恩情，刘艺芳，贾萌远，张明坤，张德志，柏广峰，王玉超，沈栋，杨春满，陈增博，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：