改性脲醛基加固材料及其制备方法和露天煤矿边坡加固方法技术

本发明专利技术提供了一种改性脲醛基加固材料，该改性脲醛基加固材料的原料包括质量比1:(0.1～0.5):(0.05～0.3)的A组分、B组分和C组分，其中，A组分为脲醛树脂预聚物溶液，脲醛树脂预聚物溶液在25℃下的粘度为400～1000mPa.s，B组分为酚醛树脂预聚物溶液，酚醛树脂预聚物溶液在25℃下粘度为400～5000mPa.s；C组分包括酸、酸性盐、尿素、氨水、六次甲基四胺中的至少一种。本申请提供的改性脲醛基加固材料将A、B和C组分混合注入裂缝或注浆孔中即可快速固化，固化形成的加固材料不仅具备良好的力学性能、体积稳定性和渗透性能，而且游离甲醛含量≤0.03wt％，在水中不水解不变形。在水中不水解不变形。

【技术实现步骤摘要】
改性脲醛基加固材料及其制备方法和露天煤矿边坡加固方法


[0001]本专利技术涉及加固材料
，具体而言，涉及一种改性脲醛基加固材料及其制备方法和露天煤矿边坡加固方法。

技术介绍

[0002]煤炭资源作为我国重要基础能源和工业原材料，在国民经济体系中占据重要战略地位。目前我国煤炭矿井回采率仅为40％，造成煤炭资源大量浪费，煤炭开采可持续性堪忧。露天煤矿资源回收率高，生产能力大，安全性能好是高效开采煤炭资源的发展方向。然而，随着我国露天煤矿产能与数量的不断增加，相应的边坡稳定性问题日益凸显，直接影响露天煤矿安全生产与经济效益。
[0003]露天矿高台阶边坡崩塌、滑坡等稳定性问题，是露天矿开采过程中的常见问题，处理不当易造成作业人员与设备损伤。在自重、降雨及爆破震动的作用下，片帮垮落现象频繁发生，严重危及高台阶顶部作用的钻机、底部电铲卡车及人员生命安全。随着开采深度增加，高台阶片帮问题愈发严重，越来越多的影响到开采效率以及开采安全。
[0004]高台阶边坡加固问题已经成为露天矿开采领域一项技术难题，而以往的治理方式如锚杆、锚索等造价高，时效性差，经济成本不理想。传统灌注水泥砂浆的方式尽管能够取到一定的加固效果，但由于水泥砂浆流动性差，扩散半径小，固化时间长，注浆实施难度较大，尤其不适合紧急情况的快速加固。若能够寻求一种有效提高破碎岩体整体强度(完整性)，且扩散性能好，加固速度快的，加固强度和水泥砂浆相当或超过水泥砂浆的化学加固材料，是有效抑制高台阶岩石垮落、保障未来露天煤矿安全平稳度过陷落带区域、缩短采煤周期提高开采效率的新途径。
[0005]在化学注浆材料中，脲醛树脂渗透性好、固化时间可调、粘结强度大并且价格低廉的优势，因此也是目前家具中应用最广泛的粘结剂。然而在使用的过程中还存在固化后体积收缩、甲醛的释放量高以及耐水性差等问题，导致该注浆材料并没能实现规模应用。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种改性脲醛基加固材料及其制备方法和露天煤矿边坡加固方法，以解决现有技术中脲醛树脂固化后体积收缩、甲醛的释放量高以及耐水性差等问题，导致该注浆材料无法在露天煤矿边坡加固中实现规模应用。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种改性脲醛基加固材料，该改性脲醛基加固材料的原料包括A组分、B组分和C组分，且三者的质量比为1:(0.1～0.5):(0.05～0.3)；其中，A组分为脲醛树脂预聚物溶液，该脲醛树脂预聚物溶液在25℃下的粘度为400～1000mPa.s；B组分为酚醛树脂预聚物溶液，该酚醛树脂预聚物溶液在25℃下的粘度为400～5000mPa.s，C组分包括酸、酸性盐、尿素、氨水、六次甲基四胺中的至少一种。
[0009]进一步地，脲醛树脂预聚物溶液的制备方法包括：将尿素和甲醛溶液混合，并调节
pH值为7.5～9，在85～95℃进行聚合反应，得到脲醛树脂预聚物溶液。
[0010]进一步地，甲醛溶液的质量浓度为30～40％，尿素和甲醛溶液的质量比为(1～1.75):4。
[0011]进一步地，脲醛树脂预聚物溶液的制备方法包括：步骤S1，将尿素分成尿素A1和尿素A2，且两者的质量比为1:0.05～0.1；步骤S2，将甲醛溶液分成甲醛溶液M1和甲醛溶液M2，且两者的质量比为1:0.05～0.1；步骤S3，将尿素A1和甲醛溶液M1混合，调节pH值为7.5～9，在80～95℃进行聚合物反应20～30min，得到第一脲醛树脂预聚物体系；步骤S4，将尿素A2加入到第一脲醛树脂预聚物体系，继续在80～95℃进行聚合物反应25～35min，得到第二脲醛树脂预聚物体系；步骤S5，将甲醛溶液M2和第二脲醛树脂预聚物体系混合，继续在80～95℃进行聚合反应10～25min，调节pH值为7～8，冷却至温度≤60℃，得到脲醛树脂预聚物溶液。
[0012]进一步地，步骤S3和步骤S4，均采用pH调节剂调节pH值，pH调节剂为NaOH溶液，该NaOH溶液的质量浓度为0.5％～1％。
[0013]进一步地，步骤S3还包括：将温度从室温升温至80℃～95℃，所述升温速率为0.5
‑
1℃/min。
[0014]进一步地，酚醛树脂预聚物溶液的原料包括多羟基苯酚、醛、添加剂a和添加剂b，且多羟基苯酚和醛的质量比为(3～5):1；其中，多羟基苯酚包括二羟基苯酚或三羟基苯酚中的至少一种；所述醛包括甲醛或乙醛中的至少一种。
[0015]进一步地，添加剂a选自三聚氰胺或硫脲中的至少一种，且添加剂a的质量为多羟基苯酚和醛的总质量的10～30％。
[0016]进一步地，添加剂b选自面粉、改性活性碳、聚乙烯醇、醋酸乙烯、淀粉、血粉、豆粉、木粉、改性石英粉、改性蒙脱土或轻质碳酸钙中的至少一种，且添加剂b的质量为多羟基苯酚和醛的总质量的10～30％。
[0017]进一步地，酚醛树脂预聚物溶液的制备方法包括：步骤B1，将多羟基苯酚分散在有机溶剂中，得到多羟基苯酚溶液，多羟基苯酚溶液的质量浓度优选为25～35％；步骤B2，将醛分散在有机溶剂和/或水中，得到醛溶液，该醛溶液的质量浓度为25～35％；步骤B3，将多羟基苯酚溶液和醛溶液混合，在60～90℃进行聚合反应30～60min，得到第一酚醛树脂预聚物体系；步骤B4，将添加剂a和第一酚醛树脂预聚物体系混合，继续在60～90℃进行聚合反应30～60min，得到第二酚醛树脂预聚物体系；步骤B5，将添加剂b和第二酚醛树脂预聚物体系混合，继续在60～90℃进行聚合反应30～45min，得到酚醛树脂预聚物溶液。
[0018]根据本专利技术的第二个方面，提供了上述改性脲醛基加固材料的制备方法，该制备方法包括，将A组分、B组分和C组分混合，静置1～3min，得到改性脲醛基加固材料
[0019]根据本专利技术的第三方面，提供了一种露天煤矿边坡加固方法，该加固方法包括：将改性脲醛基加固材料中的A组分、B组分和C组分混合后注入露天煤矿边坡注浆孔或裂缝中，固化，完成露天煤矿边坡的加固。
[0020]应用本申请提供的技术方案，本申请提供的改性脲醛基加固材料将A组分、B组分和C组分混合注入裂缝或注浆孔中即可快速固化，固化形成的加固材料不仅具备良好的力学性能、体积稳定性和渗透性能，而且游离甲醛含量≤0.03wt％，在水中不水解不变形，能够规模化应用于露天煤矿边坡加固中，保障露天煤矿的开采效率和开采安全。
具体实施方式
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]如本申请
技术介绍
所分析的，采用脲醛树脂作为露天煤矿边坡注浆材料存在固化体积收缩、甲醛的释放以及耐水性差问题，导致该注浆材料无法在露天煤矿边坡加固中实现规模应用。为了解决该问题，本申请提供了一种改性脲醛基加固材料及其制备方法和露天煤矿边坡加固方法。
[0023]在本申请的一种典型实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性脲醛基加固材料，其特征在于，所述改性脲醛基加固材料的原料包括A组分、B组分和C组分，且三者的质量比为1:(0.1～0.5):(0.05～0.3)；其中，所述A组分为脲醛树脂预聚物溶液，所述脲醛树脂预聚物溶液在25℃下的粘度为400～1000mPa.s；所述B组分为酚醛树脂预聚物溶液，所述酚醛树脂预聚物溶液在25℃下的粘度为400～5000mPa.s；所述C组分包括酸、酸性盐、尿素、氨水、六次甲基四胺中的至少一种。2.根据权利要求1所述的改性脲醛基加固材料，其特征在于，所述脲醛树脂预聚物溶液的制备方法包括：将尿素和甲醛溶液混合，并调节pH值为7.5～9，在80～95℃进行聚合反应，得到所述脲醛树脂预聚物溶液；优选地，所述甲醛溶液的质量浓度为30～40％；所述尿素和所述甲醛溶液的质量比为(1～1.75):4。3.根据权利要求2所述的改性脲醛基加固材料，其特征在于，所述脲醛树脂预聚物溶液的制备方法包括：步骤S1，将所述尿素分成尿素A1和尿素A2，且所述尿素A1和所述尿素A2的质量比为1:0.05～0.1；步骤S2，将甲醛溶液分成甲醛溶液M1和甲醛溶液M2，且所述甲醛溶液M1和所述甲醛溶液M2的质量比为1:0.05～0.1；步骤S3，将所述尿素A1和所述甲醛溶液M1混合，调节pH值为7.5～9，在80～95℃进行聚合反应20～30min，得到第一脲醛树脂预聚物体系；步骤S4，将所述尿素A2加入所述第一脲醛树脂预聚物体系，继续在80～95℃进行聚合反应25～35min，得到第二脲醛树脂预聚物体系；步骤S5，将所述甲醛溶液M2和所述第二脲醛树脂预聚物体系混合，继续在80～95℃进行聚合反应10～25min，调节pH值为7～8，冷却至温度≤60℃，得到所述脲醛树脂预聚物溶液。4.根据权利要求3所述的改性脲醛基加固材料，其特征在于，所述步骤S3和所述步骤S4，均采用pH值调节剂调节pH值，所述pH值调节剂为NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量浓度为0.5％～1％；优选地，所述步骤S3还包括：将温度从室温升温至80℃～95℃，所述升温速率为0.5
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1℃/min。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福平，董伟，王东，
申请(专利权)人：神华准格尔能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：