CN102161813B - 地下工程用高分子聚合充填密封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充填密封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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：18-25份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：5-7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，产品充填用量小，地下运输方便，可实现中空充填及巷道、工作面冒顶充填，且可在设定范围内构筑密闭墙、防火墙，同时可快速堵截井下有害气体，永久密闭，提高了煤矿和隧道等地下工程的安全水平、工作效率以及经济效益。
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，这是一种比较有效的解决地下工程安全问题的方法。但现有的注浆产品和注浆技术应用时间短，尚处于发展阶段，因此，开发先进的注浆产品，是解决地下工程安全问题的有效办法。
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充填密封注浆材料，该注浆材料充填用量小，地下运输方便，可实现中空充填及巷道、工作面冒顶充填，且可在设定范围内构筑密闭墙、防火墙，同时可快速堵截井下有害气体，永久密闭，提高了煤矿和隧道等地下工程的安全水平、工作效率以及经济效益。
本发明的技术方案是：一种地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：18-25份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：5-7份。
优选的是，所述的树脂的合成工艺为：将苯酚与甲醛合成酚醛树脂，减压脱水，加入发泡剂CFC141b、泡沫稳定剂SH-193、脲醛树脂在反应釜中搅拌3小时即可。
优选的是，所述的催化剂的合成工艺为：将浓度为65％的甲基苯磺酸、聚乙二醇、异丙乙醚、浓度为85％的磷酸按配比加入反应釜中，搅拌2小时，冷却后即可。
一种上述地下工程用高分子聚合充填密封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1：4的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需要充填、密封的地层，树脂和催化剂经混合后会迅速反应生成泡沫，并快速膨胀到原体积的20-30倍，然后膨胀完毕的泡沫会在3-5分钟内硬化，形成硬泡高聚物。
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，产品充填用量小，地下运输方便，可实现中空充填及巷道、工作面冒顶充填，且可在设定范围内构筑密闭墙、防火墙，同时可快速堵截井下有害气体，永久密闭，提高了煤矿和隧道等地下工程的安全水平、工作效率以及经济效益。本发明采用物理化学相结合的方法，现场施工采用注浆设备和混合器，通过混合、加压、灌注等工艺，利用注浆材料即时发泡、膨胀倍数大的特点，形成硬泡高聚物，充填用量小；且抗静电、无火焰蔓延，适用于灭火措施；具有良好的可压缩性，能够适用岩层的运动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，为工程进度提供了最好的保障。本发明注浆材料低温反应，专用于稳固和加固煤层和地层，特别是易发生火灾区域，适用于中空充填，隔绝空气和密闭瓦斯，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充填密封注浆材料，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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：18份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：5份。树脂的合成工艺为：将苯酚与甲醛合成酚醛树脂，减压脱水，加入发泡剂CFC141b、泡沫稳定剂SH-193、脲醛树脂在反应釜中搅拌3小时即可。催化剂的合成工艺为：将浓度为65％的甲基苯磺酸、聚乙二醇、异丙乙醚、浓度为85％的磷酸按配比加入反应釜中，搅拌2小时，冷却后即可。
该注浆材料的施工工艺为：该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶4的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需要充填、密封的地层，树脂和催化剂经混合后会迅速反应生成泡沫，并快速膨胀到原体积的20倍，然后膨胀完毕的泡沫会在3分钟内硬化，形成一种具有良好阻燃抗静电性能和整体承载性能的硬泡高聚物。
该注浆材料树脂和催化剂反应后形成的硬泡高聚物达到的主要性能指标如下：
膨胀倍数20倍；
抗压强度40KPa；
氧指数≥35％；
点着温度≤400℃；
阻燃性能≤5S；
抗静电性能3×108Ω。
具体实施方式二：一种地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：21份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：6份。树脂的合成工艺为：将苯酚与甲醛合成酚醛树脂，减压脱水，加入发泡剂CFC141b、泡沫稳定剂SH-193、脲醛树脂在反应釜中搅拌3小时即可。催化剂的合成工艺为：将浓度为65％的甲基苯磺酸、聚乙二醇、异丙乙醚、浓度为85％的磷酸按配比加入反应釜中，搅拌2小时，冷却后即可。
该注浆材料的施工工艺为：该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1∶4的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需要充填、密封的地层，树脂和催化剂经混合后会迅速反应生成泡沫，并快速膨胀到原体积的25倍，然后膨胀完毕的泡沫会在4分钟内硬化，形成一种具有良好阻燃抗静电性能和整体承载性能的硬泡高聚物。
该注浆材料树脂和催化剂反应后形成的硬泡高聚物达到的主要性能指标如下：
膨胀倍数25倍；
抗压强度40KPa；
氧指数≥35％；
点着温度≤400℃；
阻燃性能≤5S；
抗静电性能3×108Ω。
具体实施方式三：一种地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：25份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：7份。树脂的合成工艺为：将苯酚与甲醛合成酚醛树脂，减压脱水，加入发泡剂CFC141b、泡沫稳定剂SH-193、脲醛树脂在反应釜中搅拌3小时即可。催化剂的合成工艺为：将浓度为65％的甲基苯磺酸、聚乙二醇、异丙乙醚、浓度为85％的磷酸按配比加入反应釜中，搅拌2小时，冷却后即可。
该注浆材料的施工工艺为：该注浆材料的施工工艺为：将树脂和催化剂按体积比为1：4的比例经专用注浆泵和混合枪混合后注射进入需要充填、密封的地层，树脂和催化剂经混合后会迅速反应生成泡沫，并快速膨胀到原体积的30倍，然后膨胀完毕的泡沫会在5分钟内硬化，形成一种具有良好阻燃抗静电性能和整体承载性能的硬泡高聚物。
该注浆材料树脂和催化剂反应后形成的硬泡高聚物达到的主要性能指标如下：
膨胀倍数30倍；
抗压强度40KPa；
氧指数≥35％；
点着温度≤400℃；
阻燃性能≤5S；
抗静电性能3×108Ω
Claims (3)
1.一种地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，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：酚醛树脂：75份、发泡剂CFC141b：18-25份、泡沫稳定剂SH-193：5份、脲醛树脂：20份；催化剂的组分为：浓度为65％的甲基苯磺酸：50份、聚乙二醇：20份、异丙乙醚：35份、浓度为85％的磷酸：5-7份。
2.根据权利要求1所述的地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，其特征在于：所述的树脂的合成工艺为：将苯酚与甲醛合成酚醛树脂，减压脱水，加入发泡剂CFC141b、泡沫稳定剂SH-193、脲醛树脂在反应釜中搅拌3小时即可。
3.根据权利要求1所述的地下工程用高分子聚合充填密封注浆材料，其特征在于：所述的催化剂的合成工艺为：将浓度为65％的甲基苯磺酸、聚乙二醇、异丙乙醚、浓度为85％的磷酸按配比加入反应釜中，搅拌2小时，冷却后即可。
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