一种矿用低热快速承载喷涂支护材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种矿用低热快速承载喷涂支护材料及其制备方法与应用，矿用低热快速承载喷涂支护材料由如下重量份数的原料制成：早强型水泥50

【技术实现步骤摘要】
一种矿用低热快速承载喷涂支护材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及煤矿材料工程
，具体涉及一种矿用低热快速承载喷涂支护材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]巷道围岩对煤矿洞身的稳定起到了关键作用，目前通常采用喷射混凝土的方式进行施工，其早强无法快速凝结形成强度，易发生流挂现象，无法达到预期喷射厚度，即无法对围岩提供有效加固与封闭式的保护。其次喷射混凝土在较低的水灰比情况下，其回弹率高，易出现脱落现象，材料利用率低。其次在低温矿井中，由于特殊的施工环境，喷射混凝土6h抗压强度无法达到10MPa，24h抗压强度小于15MPa。
[0003]早强型水泥材料有硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等，其具有早强强度高，凝结速度快，优异的阻燃性能等特点，在煤矿下拥有广阔的应用前景。早强型水泥材料代替目前混凝土中常规的普通硅酸盐水泥具有一定的现实意义，可提高早期喷涂材料的力学性能、凝结时间，减弱流挂现象，降低喷射层厚度。但其早期水化热较高，喷涂材料达到一定厚度时，材料内部与表面的温度差距太大，易产生温度裂缝，材料表面产生裂缝，继而影响结构的整体受力环境，降低了其在煤矿巷道中的服役寿命。
[0004]喷射混凝土在喷射工作时，由于内部骨料颗粒较大，胶结料无法有效包裹骨料颗粒，且受管路风压影响，水泥与骨料团聚力下降，易造成胶结料与岩壁接触面减小，故混凝土与巷道内部粘结能力减弱，导致流挂、回弹现象。
[0005]因此需要一种矿用低热快速承载喷涂支护材料，其早强强度高，凝结时间快，但其水化热较低，不至于产生温度裂缝，对巷道表面起到及时的支护效果，同时引入外加剂，增加支护材料内部的粘聚力与和岩壁接触的粘结力，降低材料掉落率。矿用低热快速承载喷涂支护材料的使用，保证煤矿下施工人员的安全性，加快施工的进程，对于喷涂支护材料在煤矿下快速支护的推广具有显著的经济与社会意义。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供了一种矿用低热快速承载喷涂支护材料及其制备方法与应用，本专利技术采用早强型水泥、缓凝剂、干扰剂、导热剂、粘结剂、掺合料、骨料、纤维与水制得矿用低热快速承载喷涂支护材料，矿用低热快速承载喷涂支护材料温度峰值低于煤炭自燃临界温度峰值，同时材料兼顾早期强度高、粘结力大的特点，可给予巷道及时的支护效果。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种矿用低热快速承载喷涂支护材料，由以下重量份数的原料制成：早强型水泥50
‑
70份，骨料25
‑
35份，缓凝剂0.1
‑
0.5份，干扰剂0.5
‑
1份，导热剂5
‑
10份，粘结剂10
‑
15份，掺合料5
‑
10份，纤维0.1
‑
0.3份，水35
‑
60份；
[0009]其中，骨料选自机制砂、石英砂的一种或者两种，掺合料选自活性掺合料、非活性
掺合料中的一种或两种。
[0010]优选的，早强型水泥选自铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、双快硅酸盐水泥中的一种或几种，早强型水泥可提供支护材料早期所需的力学性能；
[0011]优选的，缓凝剂选自葡萄糖酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、硼酸中的一种或几种，缓凝剂可有效延长早强型水泥水化凝结时间，保证充足的施工时间，避免堵管问题；
[0012]优选的，干扰剂选自纯碱、聚磷酸盐、环糊精、芳胺中的一种或者几种，干扰剂可螯合金属离子或者影响浆体结构形成，最终减缓早强型水泥反应速率；
[0013]优选的，导热剂选自氧化镁、炭黑、石墨、氧化锌中的一种或者几种，导热剂可传递水泥水化温度，降低温度峰值，避免温度裂缝的产生；
[0014]优选的，粘结剂选自羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、聚乙烯醇、预糊化淀粉的一种或者几种，粘结剂有效提高材料的内聚力与岩壁的粘接力，有效减弱材料的回弹。
[0015]优选的，所述活性掺合料选自粒化高炉矿渣、偏高岭土、硅灰中的一种或几种，活性掺合料可降低水泥用量，并生成具有胶凝能力的水化产物；所述非活性掺合料选自石灰石、重质碳酸钙、高岭土中的一种或几种，非活性掺合料可在支护材料中起到填充作用，使体系更加密实。
[0016]优选的，所述纤维选自聚丙烯纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种，纤维有效提高支护材料的抗裂性能，且有效降低材料的掉落率。
[0017]本专利技术还保护了低热快速承载喷涂支护材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)称量：按照如下重量份数称取原料：早强型水泥50
‑
70份，骨料25
‑
35份，缓凝剂0.1
‑
0.5份，干扰剂0.5
‑
1份，导热剂5
‑
10份，粘结剂10
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15份，掺合料5
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10份，纤维0.1
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0.3份，水35
‑
60份，备用；
[0019](2)将早强型水泥、导热剂、粘结剂、掺合料、缓凝剂、干扰剂与纤维依次加入搅拌机，搅拌时间为20min，然后向其中加入骨料搅拌时间为10min，再向其中加水，搅拌5min，混合后得到低热快速承载喷涂支护材料；
[0020]其中，早强型水泥与骨料质量为2：1，早强型水泥、骨料、导热剂、粘结剂、掺合料、缓凝剂、干扰剂与纤维的总量与水的质量比为1∶0.35
‑
0.45。
[0021]本专利技术还提供了一种低热快速承载喷涂支护材料在巷道围岩中的应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
[0023]1、本专利技术公开了一种矿用低热快速承载喷涂支护材料，包括早强型水泥、导热剂、粘结剂、掺合料、缓凝剂、干扰剂与纤维。早强型水泥可提供支护材料早期急需的力学性能；导热剂可传递支护材料水化温度，避免材料由于堆积而产生的温度裂缝；粘结剂有效提高材料的内聚力与岩壁的粘接力，有效减弱材料的回弹。掺合料可降低支护材料中水泥的用量，同时其中活性掺合料后期水化，产生胶凝产物，提高支护材料后期耐久性，非活性掺合料可在支护材料中起到填充作用，使体系更加密实；缓凝剂可有效延长早强型水泥水化凝结时间，保证充足的施工时间，避免堵管问题；干扰剂可螯合金属离子或者影响浆体结构形成，最终减缓早强型水泥反应速率；纤维有效提高支护材料的抗裂性能，且有效降低材料的掉落率；将上述材料充分混合后，引入骨料与水，制成矿用低热快速承载喷涂支护材料，保证支护材料较高的粘结力与极高的小时强度，温度峰值低于60℃，拓宽了支护材料在实际施工中的运用。
[0024]2、本专利技术公开一种矿用低热快速承载喷涂支护材料的方法，将早强型水泥、导热剂、粘结剂、掺合料、缓凝剂、干扰剂、纤维、骨料加入搅拌机混合，最后加入合理水灰比的用水量制成矿用低热快速承载喷涂支护材料，方法流程简单易实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：早强型水泥50
‑
70份，骨料25
‑
35份，缓凝剂0.1
‑
0.5份，干扰剂0.5
‑
1份，导热剂5
‑
10份，粘结剂10
‑
15份，掺合料5
‑
10份，纤维0.1
‑
0.3份，水35
‑
60份。2.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述早强型水泥选自铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、双快硅酸盐水泥中的一种或几种；所述骨料选自机制砂、石英砂的一种或者两种。3.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述缓凝剂选自葡萄糖酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、硼酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述干扰剂选自纯碱、聚磷酸盐、环糊精、芳胺中的一种或者几种。5.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述导热剂选自氧化镁、炭黑、石墨、氧化锌中的一种或者几种。6.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述粘结剂选自羟丙基甲基纤维素、乳胶粉、聚乙烯醇、预糊化淀粉的一种或者几种。7.根据权利要求1所述的一种低热快速承载喷涂支护材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓杰，吴建生，刘钧源，王文晶，李亚军，
申请(专利权)人：南京科工煤炭科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：