CN103739802B - 煤矿用改性脲醛树脂加固材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用改性脲醛树脂加固材料及其制备方法，适用于煤矿采掘过程中的破碎煤体加固。其特征在于A、B两组分的组成，A组分为改性脲醛树脂；B组分为改性脲醛树脂固化剂组成物。本发明的优点在于：（1）本发明材料通过配方设计，常温反应，固化速度可调，固结体强度高，韧性好，抗压在30mpa以上，能明显提高松散煤体支撑力。（2）本发明材料内部反应温度较低在60℃以下。（3）原料液粘度低，在煤岩体中渗透性好，固结体与煤体粘结性好。（4）本发明材料用专用气动双液或三液注浆泵压注，操作简单，使用方便。

Description

煤矿用改性脲醛树脂加固材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用改性脲醛树脂加固材料及其制备方法。适用于煤矿采掘过程中的破碎煤体加固。
背景技术
在煤矿的采掘过程中，不可避免会遇到松散破碎的煤体，强度很低，稳定性差，掘进过程中极易发生片帮冒顶，为了保证开采和掘进的安全、顺利，需要对松散破碎煤体进行有效的加固。
目前，对于松散煤体主要应用聚氨酯类注浆材料进行加固，但聚氨酯类材料价格较高，另一方面，聚氨酯类材料在大量浇注时，内部反应温度较高，且容易聚热，会有发生火灾的危险，而脲醛树脂材料内部反应温度较低在60℃以下，使用脲醛树脂材料加固，在提高采矿安全性的同时节约了成本，但现有技术的脲醛树脂类注浆材料，在使用时极易发泡造成抗压强度低、韧性差，难以推广应用。本发明为了解决上述问题，设计了一种成本低、内部反应温度低、抗压强度高、韧性好的煤体加固用改性脲醛树脂加固材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿用改性脲醛树脂加固材料，同时提供了其简单易操作的制备方法。
本发明所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，由A和B两种组分组成，
其中：
组分A由以下重量份数的组分组成：
组分B由以下重量份数的组分组成：
有机酸：     40～70份
无机酸：     1～20份
水：         20～50份
组分A与组分B的体积比为4:1。
所述的甲醛溶液质量分数为35～40%。
所述的催化剂为三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺中的一种或几种的任意比例混合。
所述的有机酸为对甲苯磺酸、柠檬酸、苹果酸中的一种或几种的任意比例混合。
所述的无机酸为盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种的任意比例混合。
本发明所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料的制备方法，步骤如下：
组分A的制备：
（1）将甲醛溶液、尿素和催化剂搅拌混合，升高至75～80℃，保温反应30～40min，得溶液I；
（2）向溶液I中加入三聚氰胺，升温至80～85℃，保温反应50～70min，得溶液II；
（3）向溶液II加入聚乙烯醇，升温至85～90℃，保温反应30～40min；把料温降低到40℃以下，放料装桶。
组分B的制备：
将有机酸、无机酸和水混合，室温条件下混合0.5～1小时。
使用时，直接用气动双液注浆泵混合注入煤体裂隙常温固化即可。
使用时，直接用气动三液注浆泵混合注入煤体裂隙常温固化即可。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明材料通过配方设计，常温反应，固化速度可调，固结体强度高，韧性好，抗压在30mpa以上，能明显提高松散煤体支撑力；
（2）本发明材料内部反应温度较低在60℃以下；
（3）原料液粘度低，在煤岩体中渗透性好，固结体与煤体粘结性好；
（4）本发明材料用专用气动双液或三液注浆泵压注，操作简单，使用方便。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
组分A的制备：
a、将64kg37%的工业甲醛、26kg尿素和0.8kg三乙醇胺加入反应釜中，开启搅拌，把料温缓慢的升高到75℃，并在75℃料温下保温反应40min；
b、再将7.2kg三聚氰胺投入反应釜，并把料温升高到80℃，保温反应60min；
c、将3kg聚乙烯醇加入反应釜，并把料温升高到85℃，并在85℃下保温反应30min；
d、把料温降低到40℃以下，放料装桶。
组分B的制备：组分B的制备：将50kg对甲苯磺酸，2.5kg浓盐酸，47.5kg水加入反应釜，室温条件下混合1小时，抽样检测合格后出料。
组分A与组分B按照体积比A、B=4:1反应，检测产品指标如表1所示：
表1产品指标
20℃凝固时间，s 65
膨胀倍数，倍 1
内部反应温度，℃ 51
抗压强度，MPa 33
实施例2：
组分A的制备：
a、将70kg35%的工业甲醛、24kg尿素、0.3kg二乙醇胺和0.3kg一乙醇胺加入反应釜中，开启搅拌，把料温缓慢的升高到75℃，并在80℃料温下保温反应40min；
b、再将8.6kg三聚氰胺投入反应釜，并把料温升高到85℃，保温反应65min；
c、将6kg聚乙烯醇加入反应釜，并把料温升高到85℃，并在85-90℃下保温反应35min；
d、把料温降低到40℃以下，放料装桶。
组分B的制备：将30kg柠檬酸，30kg苹果酸，1.5kg硫酸，3kg磷酸，36.5kg水加入反应釜，室温条件下混合2小时，抽样检测合格后出料。
组分A与组分B按照体积比A、B=4:1反应，检测产品指标如表2所示：
表2产品指标
20℃凝固时间，s 45
膨胀倍数，倍 1
内部反应温度，℃ 55
抗压强度，MPa 37

Claims (8)

1.一种煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，由A和B 两种组分组成，
其中：
组分A 由以下重量份数的组分组成：
甲醛溶液：  60～70份
尿素：      23～29份
三聚氰胺：  5～9份
催化剂：    0.2～1.6份
聚乙烯醇：  1～15份
组分B 由以下重量份数的组分组成：
有机酸：   40～70 份
无机酸：   1～20 份
水：       20～50 份；
所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料的制备方法，步骤如下：
组分A 的制备：
（1）将甲醛溶液、尿素和催化剂搅拌混合，升高至75～80℃，保温反应30～40min，得溶液I ；
（2）向溶液I 中加入三聚氰胺，升温至80～85℃，保温反应50～70min，得溶液II ；
（3）向溶液II 加入聚乙烯醇，升温至85～90℃，保温反应30～40min；把料温降低到40℃以下，放料装桶；
组分B 的制备：
将有机酸、无机酸和水混合，室温条件下混合0.5～1 小时。
2.根据权利要求1所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，组分A与组分B的体积比为4:1。
3.根据权利要求2所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，所述的甲醛溶液质量分数为35～40%。
4.根据权利要求2所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，所述的催化剂为三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺中的一种或几种的任意比例混合。
5.根据权利要求2所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，所述的有机酸为对甲苯磺酸、柠檬酸、苹果酸中的一种或几种的任意比例混合。
6.根据权利要求2所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，所述的无机酸为盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种的任意比例混合。
7.根据权利要求1 所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，使用时，直接用气动双液注浆泵混合注入煤体裂隙常温固化即可。
8.根据权利要求1 所述的煤矿用改性脲醛树脂加固材料，其特征在于，使用时，直接用气动三液注浆泵混合注入煤体裂隙常温固化即可。
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