CN110128093A - 一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法，由甲乙两种组份按照质量比为0.5‑2:1配比构成，按质量份数计，所述甲料组分包括硫铝酸钙、铝酸钙、聚合氯化铝、葡萄糖酸钠、聚羧酸减水剂、硫酸铝；所述乙料组分包括无水石膏、氯化钙、聚羧酸减水剂、碳酸锂，制备的浆料浆液的黏度低，流动性好，可注性强，对采空区的大空间和细小的裂缝都能进行密实填充，浆体凝固后能与地岩体等产生一定的黏结强度，加固效果好；浆体凝固后体积不收缩，加固体结石率100%；最终强度可达23.6MPa。

Description

一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于煤矿安全加固材料领域，具体涉及一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法。

背景技术

地下煤矿开采过程中，需及时对井下巷道进行加固工作，保证煤炭开采工作持续运行和开采人员的生命安全。煤矿井下加固方法中最常用的就是注浆加固，传统的注浆加固材料有三种，第一类是水泥基，第二类是化学基水泥，第三类是化学复合注浆材料。由于高昂的成本和日益提升的性能要求，传统的注浆材料已不能满足煤矿井下巷道加固工作的需求，逐渐被新型的注浆加固材料所代替。近年来，高分子注浆加固技术在煤矿得到迅速应用，目前市面上常见的这类材料有马丽散、固尔亚、固瑞特、固安特和固邦特等。高分子注浆加固材料具有高度粘合力和优异的机械性能，且具有一定的膨胀性，能与松散煤体形成很强的黏合，使之成为整体，提高加固区域的整体承载力。然而，由于聚合物本身的化学性质，高分子注浆材料在固化反应时会产生大量的热，实验室测试的最高反应温度往往在70℃以上，甚至达到120℃以上。尽管安全生产标准AQ1089-2011中规定高分子加固材料的反应温度应控制在140℃以下，但当其在煤矿井下实际应用时，由于注浆量大，浆液固化反应过程中产生的热量非常多，且井下环境密闭，散热条件不足，材料内部的热量会积聚，温度迅速上升，往往会超过140℃，引起阴燃热分解，产生烟或明火。煤炭自燃的最低温度一般在60℃-80℃，一旦达到该温度点，煤炭氧化的产热与其所在环境的散热失去平衡，导致煤炭与环境温度上升，从而加速煤的氧化，产生更多热量，直至煤炭自燃。因此高分注浆材料在与煤层作用过程中，容易引起煤炭自燃。已报道的高分子注浆材料所引起的事故有高温、发火冒烟、CO超限等，因此这类材料在使用过程中会有安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种无机双组分快硬注浆料，解决高分子注浆加固材料在使用过程中所带来的安全问题，同时进一步降低注浆加固的成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法，由甲乙两种组份按照质量比为0.5-2:1配比构成，按质量份数计，所述甲料组分包括硫铝酸钙、铝酸钙、聚合氯化铝、葡萄糖酸钠、聚羧酸减水剂、硫酸铝；所述乙料组分包括无水石膏、氯化钙、聚羧酸减水剂、碳酸锂。

进一步的，所述甲料组分按照比例包括：硫铝酸钙60-80%；铝酸钙10-15%；聚合氯化铝5-8%；葡萄糖酸钠3-6%；聚羧酸减水剂2-4%；硫酸铝1-3%。

进一步的，所述乙料组分按照比例包括：无水石膏65-80%；氯化钙20-30%；聚羧酸减水剂2-4%；碳酸锂1-4%。

所述的一种无机双组分快硬注浆料的制备方法，包括以下步骤：

（1）搅拌：将甲料组分与水按照1:1比例制成浆液，将乙料组分与水按照1:1比例制成浆液，分别在反应釜中混合搅拌5-10分钟；

（2）静置：将甲料组分和乙料组分分别在缓存池中静置5分钟以上；

（3）混合：将静置后的甲料组分和乙料组分在混合器中搅拌5-10分钟，混合后经管路将混合浆液输送至加固区。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

第一：注浆成本低，加固体含水量高，成本低廉，注浆加固技术可以延长矿井的使用寿命，降低开采成本，注浆设备投资低，注浆工艺简单。

第二：本发明的无机双组分快速硬注浆料无毒、无味、无污染，耐腐蚀能力强，抗渗水、抗冲刷、耐老化性能好，能长时间耐酸碱盐和微生物腐蚀。

第三：无机双组分快硬注浆料在常温下较长时间不改变基本性质，甲料组分和乙料组分单体浆液在8小时内不凝固。

第四：浆液的黏度低，流动性好，可注性强，对采空区的大空间和细小的裂缝都能进行密实填充，浆体凝固后能与地层岩体等产生一定的黏结强度，加固效果好；浆体凝固后体积不收缩，加固体结石率100%；最终强度可达23.6MPa。

第五：安全系数高，双液固化时最高反应温度46℃（室温20℃），远低于高分子注浆材料。

附图说明

图1为本发明生产方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

甲料组分：硫铝酸钙68Kg、铝酸钙12Kg、聚合氯化铝8Kg、葡萄糖酸钠5Kg、聚羧酸减水剂4Kg、硫酸铝3Kg。

乙料组分：无水石膏70Kg、氯化钙22Kg、聚羧酸减水剂4Kg、碳酸锂4Kg。

实施例2

甲料组分：硫铝酸钙70Kg、铝酸钙14Kg、聚合氯化铝6Kg、葡萄糖酸钠3Kg、聚羧酸减水剂4Kg、硫酸铝3Kg。

乙料组分：无水石膏70Kg、氯化钙25Kg、聚羧酸减水剂3Kg、碳酸锂2Kg。

实施例3

甲料组分：硫铝酸钙70Kg、铝酸钙13Kg、聚合氯化铝7Kg、葡萄糖酸钠4Kg、聚羧酸减水剂3Kg、硫酸铝3Kg。

乙料组分：无水石膏72Kg、氯化钙23Kg、聚羧酸减水剂3Kg、碳酸锂2Kg。

实施例4

甲料组分：硫铝酸钙72Kg、铝酸钙12Kg、聚合氯化铝6Kg、葡萄糖酸钠5Kg、聚羧酸减水剂3Kg、硫酸铝2Kg。

乙料组分：无水石膏75Kg、氯化钙20Kg、聚羧酸减水剂3Kg、碳酸锂2Kg。

实施例5

甲料组分：硫铝酸钙75Kg、铝酸钙13Kg、聚合氯化铝6Kg、葡萄糖酸钠3Kg、聚羧酸减水剂2Kg、硫酸铝1Kg。

乙料组分：无水石膏75Kg、氯化钙20Kg、聚羧酸减水剂2Kg、碳酸锂3Kg。

作为优选的，本发明实施例1-5的无机双组分快硬注浆料，在实施时，甲料组分、乙料组分和水的重量比为1:1:2，室温为20℃，结果如下表所示。

	初凝时间（min）	2小时强度（MPa）	1日强度（MPa）	3日强度（MPa）	最高反应温度（℃）
						实施例1	2	12.9	16.6	17.0	40
实施例2	2.5	12.6	15.9	16.3	40
						实施例3	2	15.8	23.2	23.6	46
实施例4	2	13.5	19.6	19.9	43
						实施例5	2.5	15.0	22.4	22.8	45

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种无机双组分快硬注浆料及其制备方法，其特征在于：由甲乙两种组分按照质量比为0.5-2:1配比构成，按质量份数计，所述甲料组分包括硫铝酸钙、铝酸钙、聚合氯化铝、葡萄糖酸钠、聚羧酸减水剂、硫酸铝；所述乙料组分包括无水石膏、氯化钙、聚羧酸减水剂、碳酸锂。

2.根据权利要求1所述的一种无机双组分快硬注浆料，其特征在于：所述甲料组分按照比例包括：硫铝酸钙60-80%；铝酸钙10-15%；聚合氯化铝5-8%；葡萄糖酸钠3-6%；聚羧酸减水剂2-4%；硫酸铝1-3%。

3.根据权利要求1所述的一种无机双组分快硬注浆料，其特征在于：所述乙料组分按照比例包括：无水石膏65-80%；氯化钙20-30%；聚羧酸减水剂2-4%；碳酸锂1-4%。

4.根据权利要求1所述的一种无机双组分快硬注浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）搅拌：将甲料组分与水按照1:1比例制成浆液，将乙料组分与水按照1:1比例制成浆液，分别在反应釜中混合搅拌5-10分钟；

（2）静置：将甲料组分和乙料组分分别在缓存池中静置5分钟以上；

（3）混合：将静置后的甲料组分和乙料组分在混合器中搅拌5-10分钟，混合后经管路将混合浆液输送至加固区。