【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于裂缝加固的材料及其制备方法，具体为一种用于裂缝加固的液体无机材料及其制备方法，属于煤矿加固。
技术介绍
1、煤炭是一种重要的化石燃料，广泛用于发电、工业生产和家庭供暖等方面。在我国，地下开采的产量占总产量的95％。破碎的地质条件对地下煤矿开采有着重要影响。破碎地质导致矿体的结构松散，易受外力影响而发生变形或崩塌，会对地下煤矿开采造成一定困难，因此需要采取相应的技术措施进行支护和加固；在水文地质环境下，酥松破碎地质条件导致岩层存在较大的孔隙度和渗透性，使得地下水易于渗入，增加了矿井透水的风险，也会导致矿井内部湿度较大，给矿下工作人员带来不利影响；另外酥松地质还会提高煤层的透气性，通风过程中新鲜空气会通过裂隙和孔洞进入煤层中，其节理裂隙的发育为氧气提供了依附环境，进一步促进煤体的氧化反应，提高了煤体自燃的风险，故需要采取有效的瓦斯抽采和治理措施；并且酥松地质使煤层的稳定性较差，导致采矿难度增加。为了保证生产安全，需要采取更加谨慎和复杂的采矿工艺和技术。
2、通过上述情况可知，在开采过程中对酥松破碎地质采取加固措施是很有必要的。目前主要使用的主料有改性水泥和树脂材料。其中改性水泥类加固材料耐久性有限，并且注浆前需要在现场进行配比搅拌之后才能使用，降低了注浆效率；而树脂类材料虽然凝固后具有较高的强度，但是其粘度大，注浆比较困难，并且其注入后凝固的反应温度高、阻燃性差，因此其仅适用于煤自燃风险较低及低瓦斯赋存的煤层，使得其使用条件苛刻；
3、综上所述，如何提供一种新的裂缝加固材料及其制备方法，
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于裂缝加固的液体无机材料及其制备方法，其凝固后具有高强度，且胶凝时间可控、凝固反应温度低、粘结力强，从而具有较好的耐久性；并且无需现场制备，从而具有较好的注入效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于裂缝加固的液体无机材料，包括a组分液体和b组分液体，a组分液体和b组分液体按照质量比为(2～4):1；
3、所述a组分液体按照质量份数具体为：胶粘剂75～90份、硅藻土30～50份和稳定剂1～5份，混合后使a组分液体的ph值为7～9；
4、所述b组分液体按照质量份数具体为：废磷酸10～20份、水50～150份以及无机盐30～100份，混合后使b组分液体的ph值为1～1.5。
5、进一步，还包括c组分，所述c组分为超细钢纤维。在封堵及加固小裂缝时，采用上述a组分液体和b组分液体混合注入至需要加固的区域，待其固化即可；在封堵及加固大裂缝时，根据裂缝实际情况，将适量的超细钢纤维加入至a组分液体中，搅拌混合均匀之后，得到新的a组分液体，然后将新的组分液体和b组分液体混合注入至需要加固的区域，待其固化后，超细钢纤维能有效提高凝固后的强度，从而保证对大裂缝的封堵及加固效果，具体添加标准为：
6、 裂缝最大宽度(m) 0.3-0.5 0.5-1 1-1.2 材料总使用量(kg) ≥500 ≥1000 ≥2000 超细波纹型钢纤维使用量(％) 0.02 0.06 0.1
7、注：当裂隙最大宽度与材料总使用量均达到参数时，才添加超细波纹型钢纤维：添加超细波纹型钢纤维前，应在裂缝中先注入材料总使用量的30％，剩余70％的注入材料添加超细波纹型钢纤维；超细波纹型钢纤维使用量按照材料总使用量的百分比确定。
8、进一步，所述胶粘剂为丙烯酸乳液。
9、进一步，所述硅藻土的粒度100～150目。采用该粒度，能保证硅藻土在a组分液体中分散更均匀，从而提高材料凝固后的强度。
10、进一步，所述废磷酸的ph值应小于1。选择该ph值才能保证后续制备的b组分液体满足所需的ph值要求。
11、进一步，所述稳定剂为钠基膨润土或钙基膨润土中的一种或两者混合。
12、进一步，所述无机盐为氯化钠、氯化镁、氯化钙中的一种或多种混合。
13、进一步，所述超细钢纤维为不锈钢纤维、铝合金刚纤维和硅钢纤维中的一种材质或多种混合组成。可以采用上述任一材质制成超细钢纤维，也可以每种材质分别制备一些超细钢纤维，然后将各种材质制备的超细钢纤维混合备用，在条件允许的情况下，优选多种材质制备的方式，采用不同材质制备的超细钢纤维各自的性能均具有特点，在后续注入裂缝凝固后，能达到更好的效果。
14、上述用于裂缝加固的液体无机材料的制备方法，具体步骤为：
15、(1)制备a组分液体：在常温(即20℃～25℃)环境，按照所需配比将稳定剂与硅藻土先后加入丙烯酸乳液中，使用600r/min的转速进行搅拌，搅拌2min后，制得a组分液体，装桶备用，并使其ph值为7～9；
16、(2)制备b组分液体：在常温(即20℃～25℃)环境，按照所需配比在废磷酸中加入水，使用600r/min的转速搅拌2min后，再加入无机盐，搅拌使无机盐完全溶解，制得b组分液体，装桶备用，并使其ph值为1～1.5。
17、本专利技术a组分中稳定剂能够提高丙烯酸乳液的悬浮稳定性、粘结性、稠度及分散性；硅藻土能够增加丙烯酸乳液的硬度，使材料具有更高的强度；无机盐能够分散a组分中的离子成分，使材料固结后具有更高的稳定性和强度；通过调整水、废磷酸之间的配比能实现无机材料凝结速度的控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
18、①具有高强度：硅藻土中含有50％以上的sio2以及15-30％的al2o3，均不溶于乳液，al2o3及sio2的莫氏硬度均达到7以上，稳定剂的分散性及悬浮稳定性可以使其均匀的分散在乳液中不沉淀，固结后也能均匀分散在材料内部，使其具有高强度。另外根据需要加入c组分后可大幅提高材料的强度，超细刚纤维增大接触面积，使超细刚纤维与材料能够更好的粘结，提高材料硬度。
19、②阻止裂隙生长：由于硅藻土中的sio2及al2o3颗粒的存在并均匀分布，同时稳定剂可以增加丙烯酸乳液的粘结型，使其充分粘合裂缝，并且高硬度的sio2和al2o3能起到阻断裂隙生长的作用。
20、③反应温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，包括A组分液体和B组分液体，A组分液体和B组分液体按照质量比为(2～4):1；
2.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，还包括C组分，所述C组分为超细钢纤维，超细钢纤维根据所需加固裂隙大小及无机材料注入总使用量的情况适量添加，提高无机材料凝固后的强度。
3.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述胶粘剂为丙烯酸乳液。
4.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述硅藻土的粒度100～150目。
5.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述废磷酸的pH值应小于1。
6.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述稳定剂为钠基膨润土或钙基膨润土中的一种或两者混合。
7.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述无机盐为氯化钠、氯化镁、氯化钙中的一种或多种混合。
8.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述超细钢
9.一种根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，包括a组分液体和b组分液体，a组分液体和b组分液体按照质量比为(2～4):1；
2.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，还包括c组分，所述c组分为超细钢纤维，超细钢纤维根据所需加固裂隙大小及无机材料注入总使用量的情况适量添加，提高无机材料凝固后的强度。
3.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述胶粘剂为丙烯酸乳液。
4.根据权利要求1所述用于裂缝加固的液体无机材料，其特征在于，所述硅藻土的粒度100～150目。
5.根据权利要求1所述用...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁义，尹艺皓，李治，潘伟，谷旺鑫，郭鑫，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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