CN103193951A - 煤矿地层加固材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

煤矿地层加固材料，含有A、B两个组分，所述A组分采用聚多元醇为主剂，配以助剂，所述助剂为发泡剂、扩链剂、增塑剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗氧剂中的一种或二种以上的混合物；所述B组分采用多异氰酸酯为主剂，配以助剂，所述助剂为增塑剂、阻燃剂中的一种或二种的混合物，其中，所述A、B组分按照1:1的重量组成比例混合，制得煤矿地层加固材料，其有益效果是安全无污染、阻燃性能好、生产工艺简单，产品质量易于控制，现场应用方便快捷，特别适合煤矿地层的加固使用。

Description

煤矿地层加固材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学注浆材料技术领域，更具体的说是一种煤矿地层加固材料及其制备方法。 

背景技术

我国煤炭资源丰富，分布地域广泛，多数地区地层构成也复杂多变，导致煤层结构复杂，同时，煤炭地质结构也比较破碎，地应力高，地质强度低，在开采过程中，工作面、巷道、以及三角区均需要进行加固，现有技术的加固材料通常有粘土、水泥、水泥-水玻璃、微细水泥、丙烯酰胺类、环氧树脂类、聚氨酯类，传统的无机材料作为增强煤矿地层强度的材料存在强度低、操作困难等缺点；现有技术的注浆材料中，丙烯酰胺类耐久性差、毒性大，环氧树脂类虽然粘结力强，但粘度大，注浆困难，聚氨酯类具有较好的粘结性和持久性，但是阻燃性差、反应温度高，存在安全隐患。 

因此，本领域需要开发一种粘结力好、强度高、阻燃性能好、反应温度低、施工性能良好的加固材料。 

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种力学性能良好、安全环保、施工方便的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征是：所述煤矿地层加固材料含有A、B两个组分，所述A组分采用聚多元醇为主剂，配以助剂，所述助剂为发泡剂、扩链剂、增塑剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗氧剂中的一种或二种以上的混合物；所述B组分采用多异氰酸酯为主剂，配以助剂，所述助剂为增塑剂、阻燃剂中的一种或二种的混合物。 

其中，所述A、B组分按照1:1的重量组成比例混合，制得煤矿地层加固材料。 

以重量份计，A组分含有如下组分： 

聚多元醇	50～98.5
		发泡剂	0～5
扩链剂	0～5
		增塑剂	0～30
阻燃剂	0～30
		泡沫稳定剂	0.5～5
催化剂	0.1～5
		抗氧剂	0～5

以重量份计，B组分含有如下组分：

多异氰酸酯	60～100
		增塑剂	0～30
阻燃剂	0～30

本发明所述的聚多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或二种的混合物，优选环氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

本发明所述的发泡剂为中水、硝基脲、活性亚甲基化合物、硼酸、二氯氟乙烷的一种。 

本发明所述的扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、甲基二乙醇胺的一种或二种以上的混合物。 

本发明所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯、脂肪族二酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯中的一种或二种以上的混合物。 

本发明所述的阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、卤代磷酸酯等中的一种或二种以上的混合物。 

本发明所述的泡沫稳定剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或二种以上的混合物。 

本发明所述催化剂为三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四亚乙基二胺、N-甲基吗啉、钛酸四丁酯、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或二种的混合物。 

本发明所述抗氧剂为受阻酚、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三异癸基酯中的一种或二种以上的混合物。 

本发明所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯。 

进一步的，本发明公开了所述煤矿地层加固材料的制备方法： 

A组分的制备方法：按照配比取聚多元醇加入到反应釜中，启动搅拌，搅拌1小时后，依次缓慢加入发泡剂、扩链剂、增塑剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗氧剂，高速分散30分钟，下料口放出，检验，灌装密封，制得A组分。

B组分的制备方法：按照配比取多异氰酸酯加入到反应釜中，氮气密封，启动搅拌，加入增塑剂、阻燃剂，搅拌1小时后，下料口放出，检验，灌装密封，制得B组分。 

本发明所述的煤矿地层加固材料，可以广泛应用于多种不同环境，如井下工作面的超前加固、巷道的维护加固、三角区加固、破碎媒体加固。 

本发明所述的煤矿地层加固材料，0⁰C～30⁰C范围内可快速反应生成高强度的泡沫材料，安全无污染、阻燃性能好、生产工艺简单，产品质量易于控制，现场应用方便快捷，特别适合煤矿地层的加固使用。 

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的实施方案，以便公众更好地掌握本发明的实施方法，本发明实施的具体方案为： 

实施例1：配制200千克煤矿用低温加固材料，相应A、B组分的重量配比为： 

A组分含有如下组分： 

B组分含有如下组分： 

A组分的制备方法：取聚醚多元醇68千克加入到反应釜中，启动搅拌，搅拌1小时后，依次缓慢加入水0.6千克、1，4-丁二醇3千克、甲基磷酸二甲酯25千克、硅油2.4千克、三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡1千克，高速分散30分钟，下料口放出，检验、灌装密封，制得A组分100千克。 

B组分的制备方法：取多异氰酸酯70千克加入到反应釜中，氮气密封，启动搅拌，加入己二酸二甲酯20千克、甲基磷酸二甲酯10千克，搅拌1小时后，下料口放出，检验、灌装密封，制得B组分100千克。 

使用时，将A、B组分用煤矿专用注浆泵注浆，经快速反应可生成200千克煤矿用低温加固材料。 

实施例2：配制200千克煤矿用低温加固材料，相应A、B组分的重量配比为： 

A组分含有如下组分：

 

聚醚多元醇	70
		水和二氯氟乙烷	1
1,4-丁二醇	2
		乙基磷酸二乙酯	20
硅油	3
		三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡	1
亚磷酸三苯基酯	3

B组分：

 

多异氰酸酯	70
		癸二酸二辛酯	15
乙基磷酸二乙酯	15

A组分的制备方法：取聚醚多元醇70千克加入到反应釜中，启动搅拌，搅拌1小时后，依次缓慢加入水和二氯氟乙烷千克、1,4-丁二醇2千克、乙基磷酸二乙酯20千克、硅油3千克、三亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡1千克、亚磷酸三苯基酯3千克，高速分散30分钟，下料口放出，检验、灌装密封，制得A组分100千克。

B组分的制备方法：取多异氰酸酯70千克加入到反应釜中，氮气密封，启动搅拌，加入己癸二酸二辛酯15千克、乙基磷酸二乙酯15千克，搅拌1小时后，下料口放出，检验、灌装密封，制得B组分100千克。 

使用时，将A、B组分用煤矿专用注浆泵注浆，经快速反应可生成200千克煤矿用低温加固材料。 

实施例3：配制200千克煤矿用低温加固材料，相应A、B组分的重量配比为： 

A组分含有如下组分：

聚醚多元醇	73.7
		二氯氟乙烷	0.5
乙二醇	3
		乙基磷酸二乙酯	18
硅油	2
		四亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡	0.8
亚磷酸三异癸基酯	2

B组分含有如下组分：

多异氰酸酯	66
		二酸二酯	18
乙基磷酸二乙酯	16

A组分的制备方法：取聚醚多元醇73.7千克加入到反应釜中，启动搅拌，搅拌1小时后，依次缓慢加入二氯氟乙烷0.5千克、乙二醇3千克、乙基磷酸二乙酯18千克、硅油2千克、四亚乙基二胺和二月桂酸二丁基锡0.8千克、亚磷酸三异癸基酯2千克，高速分散30分钟，下料口放出，检验、灌装密封，制得A组分100千克。

B组分的制备方法：取多异氰酸酯66千克加入到反应釜中，氮气密封，启动搅拌，加入己二酸二丁酯18千克、乙基磷酸二乙酯16千克，搅拌1小时后，下料口放出，检验、灌装密封，制得B组分100千克。 

使用时，将A、B组分用煤矿专用注浆泵注浆，经快速反应可生成200千克煤矿用低温加固材料。 

本发明所述的煤矿地层加固材料，0⁰C～30⁰C范围内可快速反应生成高强度的泡沫材料，安全无污染、阻燃性能好、生产工艺简单，产品质量易于控制，现场应用方便快捷，特别适合煤矿地层的加固使用。 

对上述三个实施例所得的煤矿地层加固材料的性能进行了测试，所得结果如表1所示： 

表1

以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作出的修改，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征是：所述煤矿地层加固材料含有A、B两个组分，所述A组分采用聚多元醇为主剂，配以助剂，所述助剂为发泡剂、扩链剂、增塑剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗氧剂中的一种或二种以上的混合物；所述B组分采用多异氰酸酯为主剂，配以助剂，所述助剂为增塑剂、阻燃剂中的一种或二种的混合物；

其中，所述A、B组分按照1:1的重量组成比例混合，制得煤矿地层加固材料；

以重量份计，A组分含有如下组分：聚多元醇： 50～98.5，发泡剂：0～5，扩链剂：0～5，增塑剂：0～30，阻燃剂：0～30，泡沫稳定剂：0.5～5，催化剂：0.1～5，抗氧剂：0～5；

以重量份计，B组分含有如下组分：多异氰酸酯 ：60～100，增塑剂：0～30，阻燃剂：0～30。

2. 根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的聚多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或二种的混合物，优选环氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

3.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的发泡剂为中水、硝基脲、活性亚甲基化合物、硼酸、二氯氟乙烷的一种。

4.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、甲基二乙醇胺的一种或二种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯、脂肪族二酸酯、己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯中的一种或二种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、卤代磷酸酯等中的一种或二种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的泡沫稳定剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或二种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的催化剂为三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四亚乙基二胺、N-甲基吗啉、钛酸四丁酯、醋酸钾、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或二种的混合物。

9.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的抗氧剂为受阻酚、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三异癸基酯中的一种或二种以上的混合物。

10.根据权利要求1所述的煤矿地层加固材料及其制备方法，其特征在于所述的煤矿地层加固材料的制备方法为：

A组分的制备方法：按照配比取聚多元醇加入到反应釜中，启动搅拌，搅拌1小时后，依次缓慢加入发泡剂、扩链剂、增塑剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、催化剂、抗氧剂，高速分散30分钟，下料口放出，检验，灌装密封，制得A组分；

B组分的制备方法：按照配比取多异氰酸酯加入到反应釜中，氮气密封，启动搅拌，加入增塑剂、阻燃剂，搅拌1小时后，下料口放出，检验，灌装密封，制得B组分。