CN102134391A - 地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料及其施工工艺，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5-10份、聚乙二醇醚：5-7份、浓度为3％的三乙烯二胺：2-3份、水溶性硅油：2-4份、二月桂酸二丁基锡：0.15-0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂CacaforPU：2-3份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5-0.7份。本发明注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态组分组成，运输方便；对施工地点要求低，只要有风源即可，该材料反应后，生成惰性泡沫，有很高的膨胀率，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理，具有粘度低、渗透性强，反应后粘结好、抗压强度高、塑性韧性好、使用快捷简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程安全技术领域，具体地说，涉及一种地下工程用注浆材料，主要用于煤矿井下安全工程，还应用于地铁隧道、海底隧道、铁路隧道、水利水电工程、大坝等安全领域。
背景技术
在煤矿和隧道等地下工程灾害中，地层状况问题、涌水问题以及瓦斯和井下灭火问题一直是人们严肃对待、亟待解决的隐患和难题。目前，煤矿安全事故仍在各类安全事故中占据高比率，煤矿灾害如：冒顶、偏帮、水灾、火灾、瓦斯突出、爆炸等的处理措施、预防措施迫切需要改进提高。传统的煤岩体加固、地下工程堵水、充填、防灭火、瓦斯治理等采用单纯物理处理方法，即采用砖石、水泥做密闭、防火墙，处理方法复杂，井下运输及施工速度缓慢，施工周期长，且此方法不能密闭巷道围岩的松动圈和裂缝。目前，国内外市场上出现了采用聚合技术开发的注浆产品，并通过注浆技术解决地下工程安全问题，通过注浆产品和注浆技术，是一种解决地下工程安全问题的有效办法，但是，现有的注浆产品和注浆技术还需要进一步的研究应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有处理煤矿和隧道等地下工程灾害中的地层状况问题、涌水问题以及瓦斯和井下灭火问题时存在的上述问题，提供了一种高分子聚合物加固堵水注浆材料，该注浆材料反应后，生产惰性泡沫，膨胀率高，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理，具有粘度低、渗透性强，反应后粘结好、抗压强度高、塑性韧性好、使用快捷简单等特点。
本发明的技术方案是：一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5-10份、聚乙二醇醚：5-7份、浓度为3％的三乙烯二胺：2-3份、水溶性硅油：2-4份、二月桂酸二丁基锡：0.15-0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2-3份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5-0.7份。
优选的是，所述的树脂的合成工艺为：将硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5-10份、聚乙二醇醚：5-7份加入反应釜中搅拌1小时；将浓度为3％的三乙烯二胺：2-3份、水溶性硅油：2-4份、二月桂酸二丁基锡：0.15-0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2-3份依次加入上述反应釜中，继续搅拌2-3小时，停放即可。
优选的是，所述的催化剂的合成工艺为：将二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5-0.7份按配比混合搅拌均匀即可。
一种上述地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料的施工工艺，该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶1的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需加固处理的地层，低粘度的注浆材料混合物保持液体状态20-30秒钟，释放出气体，借助专用注浆泵泵压和气体压力使液态注浆材料混合物渗透进入肉眼难辨的地层裂缝，形成能够与地层产生粘合的高聚物，从而加固需处理的地层；当注浆材料混合物在地层中遇到水，可立即与水反应，产生气体，使体积膨胀并最终形成一种不溶于水且不透水的胶凝体，起到密闭水流的作用。
本发明的有益效果是：本发明注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态组分组成，运输方便，能一次到位，不需要专门的设备和铺设管道；对施工地点要求低，只要有风源即可，该材料反应后，生成惰性泡沫，有很高的膨胀率，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理，具有粘度低、渗透性强，反应后粘结好、抗压强度高、塑性韧性好、使用快捷简单等特点。另外，产品的粘度、反应速率、膨胀倍数可根据具体工程要求调节；可扩展应用到煤岩体裂隙加固；巷道、采掘工作面加固；断层、破碎带及陷落柱超前加固；锚杆、锚索全长锚固；构筑堵水墙；隧道衬砌、坝体结构补强等方面；该产品填补和改变了煤矿、隧道等工程安全技术理念，大大提高了地下工程的安全生产水平和经济效益。本发明采用物理化学相结合的方法，反应温度低，最大反应温度：130℃；反应后的高聚物具有良好的粘合力，能在干燥或潮湿的环境中使用，其良好的韧性能适应长期的地压作用；注浆材料混合、加压、注射后快速达到最终机械性能等一系列优异的物化性能，使复杂费时的工程变得简单快捷，可边采边注，由于其具有可塑性能随着地层的变化而变化，不会压裂，产生裂隙，彻底改变以前做密封的效果，解决了传统施工中施工量大、劳动强度高、易漏水、易压裂、寿命期短等问题，减轻了工人劳动强度，提高密闭性和承压能力，具有良好的经济效益和社会效益，为工程进度提供了最好的保障。
具体实施方式
下面结合事例说明该发明的具体实施方式，但不作为对发明内容的限制：
具体实施方式一：一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5份、聚乙二醇醚：5份、浓度为3％的三乙烯二胺：2份、水溶性硅油：2份、二月桂酸二丁基锡：0.15份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5份。树脂的合成工艺为：将硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5份、聚乙二醇醚：5份加入反应釜中搅拌1小时；将浓度为3％的三乙烯二胺：2份、水溶性硅油：2份、二月桂酸二丁基锡：0.15份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2份依次加入上述反应釜中，继续搅拌2小时，停放即可。催化剂的合成工艺为：将二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5份按配比混合搅拌均匀即可。
该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶1的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需加固处理的地层，低粘度的注浆材料混合物保持液体状态20秒钟，释放出气体，借助专用注浆泵泵压和气体压力使液态注浆材料混合物渗透进入肉眼难辨的地层裂缝，形成能够与地层产生粘合的高聚物，从而加固需处理的地层；当注浆材料混合物在地层中遇到水，可立即与水反应，产生气体，使体积膨胀并最终形成一种不溶于水且不透水的胶凝体，起到密闭水流的作用。
该注浆材料树脂和催化剂混合反应后形成的高聚物达到的主要性能指标如下：
抗压强度≥62MPa；
抗拉强度≥27MPa；
粘合强度≥3MPa；
抗剪强度≥25MPa。
具体实施方式二：一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：8份、聚乙二醇醚：6份、浓度为3％的三乙烯二胺：2.5份、水溶性硅油：3份、二月桂酸二丁基锡：0.2份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2.5份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.6份。树脂的合成工艺为：将硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：8份、聚乙二醇醚：6份加入反应釜中搅拌1小时；将浓度为3％的三乙烯二胺：2.5份、水溶性硅油：3份、二月桂酸二丁基锡0.2份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2.5份依次加入上述反应釜中，继续搅拌2.5小时，停放即可。催化剂的合成工艺为：将二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.6份按配比混合搅拌均匀即可。
该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶1的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需加固处理的地层，低粘度的注浆材料混合物保持液体状态25秒钟，释放出气体，借助专用注浆泵泵压和气体压力使液态注浆材料混合物渗透进入肉眼难辨的地层裂缝，形成能够与地层产生粘合的高聚物，从而加固需处理的地层；当注浆材料混合物在地层中遇到水，可立即与水反应，产生气体，使体积膨胀并最终形成一种不溶于水且不透水的胶凝体，起到密闭水流的作用。
该注浆材料树脂和催化剂混合反应后形成的高聚物达到的主要性能指标如下：
抗压强度≥62MPa；
抗拉强度≥27MPa；
粘合强度≥3MPa；
抗剪强度≥25MPa。
具体实施方式三：一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：10份、聚乙二醇醚：7份、浓度为3％的三乙烯二胺：3份、水溶性硅油：4份、二月桂酸二丁基锡0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：3份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.7份。树脂的合成工艺为：将硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：10份、聚乙二醇醚7份加入反应釜中搅拌1小时；将浓度为3％的三乙烯二胺：3份、水溶性硅油：4份、二月桂酸二丁基锡0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：3份依次加入上述反应釜中，继续搅拌3小时，停放即可。催化剂的合成工艺为：将二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.7份按配比混合搅拌均匀即可。
该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶1的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需加固处理的地层，低粘度的注浆材料混合物保持液体状态30秒钟，释放出气体，借助专用注浆泵泵压和气体压力使液态注浆材料混合物渗透进入肉眼难辨的地层裂缝，形成能够与地层产生粘合的高聚物，从而加固需处理的地层；当注浆材料混合物在地层中遇到水，可立即与水反应，产生气体，使体积膨胀并最终形成一种不溶于水且不透水的胶凝体，起到密闭水流的作用。
该注浆材料树脂和催化剂混合反应后形成的高聚物达到的主要性能指标如下：
抗压强度≥62MPa；
抗拉强度≥27MPa；
粘合强度≥3MPa；
抗剪强度≥25MPa。
Claims (4)
1.一种地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，其特征在于：该注浆材料由树脂和催化剂两种低粘度液态物组成，其中，树脂的组分为：硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5-10份、聚乙二醇醚：5-7份、浓度为3％的三乙烯二胺：2-3份、水溶性硅油：2-4份、二月桂酸二丁基锡：0.15-0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2-3份；催化剂的组分为：二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5-0.7份。
2.根据权利要求1所述的地下工程用高分子加固堵水注浆材料，其特征在于：所述的树脂的合成工艺为：将硬泡聚醚NH4201：90份、十溴二苯醚：5-10份、聚乙二醇醚：5-7份加入反应釜中搅拌1小时；将浓度为3％的三乙烯二胺：2-3份、水溶性硅油：2-4份、二月桂酸二丁基锡：0.15-0.25份、聚硅氧烷稳定剂：1.5份、三氯一氟甲烷：18份、抗静电剂Cacafor PU：2-3份依次加入上述反应釜中，继续搅拌2-3小时，停放即可。
3.根据权利要求1所述的地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料，其特征在于：所述的催化剂的合成工艺为：将二甲基二异氰酸酯：100份、表面活性剂L88：0.5-0.7份按配比混合搅拌均匀即可。
4.根据权利要求1所述的地下工程用高分子聚合加固堵水注浆材料的施工工艺，其特征在于：该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶1的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需加固处理的地层，低粘度的注浆材料混合物保持液体状态20-30秒钟，释放出气体，借助专用注浆泵泵压和气体压力使液态注浆材料混合物渗透进入地层裂缝，形成能够与地层产生粘合的高聚物，从而加固需处理的地层；当注浆材料混合物在地层中遇到水，可立即与水反应，产生气体，使体积膨胀并最终形成一种不溶于水且不透水的胶凝体，起到密闭水流的作用。
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