CN110818371B - 一种超速矿用无机加固材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超速矿用无机加固材料及其制备方法，该材料包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数配比；其中，所述A组分原料包括硫铝酸钙：575‑625份、石膏粉：70‑90份、硅酸盐水泥：265‑350；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥：690‑720份、超细水泥：285‑315份、缓凝剂：1‑8份。有益效果在于：采用本材料注浆后，1h单轴抗压强度不低于10MPa，3h单轴抗压强度不低于20MPa，8h单轴抗压强度不低于40MPa，抗折强度不低于8MPa，粘结强度不低于7Mpa，固化性能好；固化过程反应温度≤30℃，产热小，安全性好；收缩性小，流动性好，配料粒径小，能够在泵压作用下渗入到细小的裂隙中，进一步提高固化性能。

Description

一种超速矿用无机加固材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及无机加固材料技术领域，具体涉及一种超速矿用无机加固材料及其制备方法。
背景技术
煤矿井下采掘生产过程中，顶板管理是安全管理中最重要影响因素，而随着开采深度的增加以及相邻工作面采动等影响，易造成工作面煤体破碎，降低工作面煤体强度，导致容易引起片帮、冒顶等安全隐患，因此需要对工作面进行注浆加固，以提高煤体的稳定性。现有的工作面注浆加固多采用高分子化学材料。现有的高分子化学材料在工作面注浆加工操作时存在以下不足：1、在使用过程中反应温度高，容易造成采空区热聚集，有引发采空区着火的安全隐患；2、高分子化学材料注浆加固成本较高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超速矿用无机加固材料，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：反应温度低、热量产生少、力学性能优且注浆固化成本低等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种超速矿用无机加固材料，包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数配比；
其中，所述A组分原料包括硫铝酸钙：575-625份、石膏粉：70-90份、硅酸盐水泥：265-350；
所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥：690-720份、超细水泥：285-315份、缓凝剂：1-8份。
作为优选，所述A组分原料包括硫铝酸钙：610份、石膏粉： 90份、硅酸盐水泥：300份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥：690份、超细水泥：305份、缓凝剂：5份。
作为优选，所述A组分原料与B组分原料的质量分数比为1:1。
作为优选，所述A组分原料中的硫铝酸钙为无水硫铝酸钙粉。
作为优选，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、磷酸钠混合均匀制成。
一种超速矿用无机加固材料的制备方法，包括以下加工步骤：
步骤S110：A组分原料混合，将硫铝酸钙、石膏粉和硅酸盐水泥常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料；
步骤S120：B组分原料混合，将矿渣硅酸盐水泥、超细水泥、缓凝剂常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料
步骤S130，将步骤S110中制备的A浆料与步骤S120中制备的B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
作为优选，所述步骤S110中，A浆料的水灰比为0.25-0.4：1。
作为优选，所述步骤S120中，B浆料的水灰比为0.25-0.4：1。
综上，本发明的有益效果在于：1、采用本材料注浆后，1h单轴抗压强度不低于10MPa，3h单轴抗压强度不低于20MPa，8h单轴抗压强度不低于40MPa，抗折强度不低于8MPa，粘结强度不低于7Mpa，固化性能好；
2、固化过程反应温度≤30℃，产热小，安全性好；
3、收缩性小，流动性好，配料粒径小，能够在泵压作用下渗入到细小的裂隙中，进一步提高固化性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种超速矿用无机加固材料，具体实施例如下：
实施例1：
包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数1：1配比；其中，所述A组分原料包括无水硫铝酸钙粉575份、石膏粉70份、硅酸盐水泥265；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥285份、缓凝剂1份，各粉料的粒径均在15mm以下；
混合时，将无水硫铝酸钙粉575份、石膏粉70和硅酸盐水泥265份常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料，A浆料的水灰比为0.3:1；将矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥285份、缓凝剂1份常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料，水灰比为0.3:1；A浆料B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
采用此中实施方式时，缓凝剂用量较少，B浆料固化时间短，A、B浆料需要快速混合。
实施例2：
包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数1：1配比；其中，所述A组分原料包括无水硫铝酸钙粉610份、石膏粉90份、硅酸盐水泥300份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥305份、缓凝剂5份，各粉料的粒径均在15mm以下；
混合时，将无水硫铝酸钙粉610份、石膏粉90份、硅酸盐水泥300份常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料，A浆料的水灰比为0.3:1；将矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥305份、缓凝剂5份常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料，水灰比为0.3:1；A浆料B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
采用此中实施方式时，与上述实施例的区别在于，缓凝剂比例增加，能够延长B浆料的固化时间，延长A、B浆料混合时间，给井下施工预留充足时间。
实施例3：
包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数1：1配比；其中，所述A组分原料包括无水硫铝酸钙粉625份、石膏粉90份、硅酸盐水泥350份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥720份、超细水泥315份、缓凝剂1份，各粉料的粒径均在15mm以下；
混合时，将无水硫铝酸钙粉625份、石膏粉90份、硅酸盐水泥350份常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料，A浆料的水灰比为0.3:1；将矿渣硅酸盐水泥720份、超细水泥315份、缓凝剂1份常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料，水灰比为0.3:1；A浆料B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
采用此中实施方式时，与上述实施例的区别在于，超细水泥比例增加，能够提高无机加固材料的强度和耐久性，增加煤体的固化强度。
实施例4：
包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数1：1配比；其中，所述A组分原料包括无水硫铝酸钙粉625份、石膏粉90份、硅酸盐水泥350份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥720份、超细水泥315份、缓凝剂8份，各粉料的粒径均在15mm以下；
混合时，将无水硫铝酸钙粉625份、石膏粉90份、硅酸盐水泥350份常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料，A浆料的水灰比为0.35:1；将矿渣硅酸盐水泥720份、超细水泥315份、缓凝剂8份常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料，水灰比为0.35:1；A浆料B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
采用此中实施方式时，与上述实施例的区别在于，超细水泥与缓凝剂的比例增加，能够提高无机加固材料的强度和耐久性，且延长A、B浆料混合时间，给井下施工预留充足时间。
实施例5：
包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料与B组分原料均按照质量分数1：1配比；其中，所述A组分原料包括无水硫铝酸钙粉610份、石膏粉90份、硅酸盐水泥300份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥305份、缓凝剂5份，各粉料的粒径均在15mm以下；
混合时，将无水硫铝酸钙粉610份、石膏粉90份、硅酸盐水泥300份常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料，A浆料的水灰比为0.35:1；将矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥305份、缓凝剂5份常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料，水灰比为0.35:1；A浆料B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料；
采用此中实施方式时，与上述实施例的区别在于，超细水泥与缓凝剂的比例增加，能够提高无机加固材料的强度和耐久性，且延长A、B浆料混合时间，给井下施工预留充足时间。
采用上述实施例中的无机固化材料注浆后，1h单轴抗压强度不低于10MPa，3h单轴抗压强度不低于20MPa，8h单轴抗压强度不低于40MPa，抗折强度不低于8MPa，粘结强度不低于7Mpa，固化性能好，能够对矿井煤岩体进行稳定加固，提高矿井煤岩体内部的安全性；固化过程反应温度≤30℃，产热小，安全性好；收缩性小，流动性好，由于采用的原料粒径均小于15mm，混合后的无机加固材料能够在泵压作用下渗入到细小的裂隙中，进一步提高固化性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种超速矿用无机加固材料，其特征在于，包括A组分原料和B组分原料，所述A组分原料和B组分原料均按照质量分数配比；
其中，所述A组分原料包括硫铝酸钙575-625份、石膏粉70-90份、硅酸盐水泥265-350份；
所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥690-720份、超细水泥285-315份、缓凝剂1-8份；
所述A组分原料与B组分原料的质量分数比为1:1，各粉料粒径均在15mm以下。
2.根据权利要求1所述一种超速矿用无机加固材料，其特征在于，所述A组分原料包括硫铝酸钙610份、石膏粉90份、硅酸盐水泥300份；所述B组分原料包括矿渣硅酸盐水泥690份、超细水泥305份、缓凝剂5份。
3.根据权利要求1所述一种超速矿用无机加固材料，其特征在于，所述A组分原料中的硫铝酸钙为无水硫铝酸钙粉。
4.根据权利要求1所述一种超速矿用无机加固材料，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、磷酸钠混合均匀制成。
5.根据权利要求1所述一种超速矿用无机加固材料的制备方法，其特征在于，包括以下加工步骤：
步骤S110：A组分原料混合，将硫铝酸钙、石膏粉和硅酸盐水泥常温下混合均匀形成A混合灰料，加水混合搅拌制成A浆料；
步骤S120：B组分原料混合，将矿渣硅酸盐水泥、超细水泥、缓凝剂常温下混合均匀形成B混合灰料，加水混合搅拌制成B浆料；
步骤S130：将步骤S110中制备的A浆料与步骤S120中制备的B浆料按照质量分数比1:1混合，即可得到超速矿用无机加固材料。
6.根据权利要求5所述一种超速矿用无机加固材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S110中，A浆料的水灰比为0.25-0.4: 1。
7.根据权利要求5所述一种超速矿用无机加固材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S120中，B浆料的水灰比为0.25-0.4:1。
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