CN110835250A - 一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料 - Google Patents

一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下物质组成：水泥100份、环保型界面聚合物固体料3‑6份、矿物混合料及其它添加剂10‑15份；环保型界面聚合物固体料由质量份的丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂8‑9份组成：上述的矿物混合料及其它添加剂由质量份的硅灰5‑10份、普通粉煤灰或矿渣10‑15份、高效减水剂1‑2份、玄武岩短切纤维微量份组成；是一种喷浆用的新型复合材料，满足对沿空煤巷煤壁封堵的要求。

Description

一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料
技术领域
本发明涉及涂层材料，尤其涉及封闭煤壁防堵漏风的涂层材料。
背景技术：
目前，我国煤矿大量采用沿空煤巷开采技术，此类巷道经掘进、支护后，在深部矿压作用下，仍然会发生顶板下沉、在两帮外移等，从而造成巷道顶板和两帮的开裂，致使煤层中的瓦斯及其他有害气体涌出，巷道漏风等现象，容易引起瓦斯爆炸、气体中毒、煤炭自燃等事故，严重影响了煤矿的生产和安全，必须对沿空煤巷壁面进行封堵。
现在封堵此类巷道普遍采用的是喷射混凝土(砂浆)。喷射混凝土喷层厚达50-100mm，施工工艺复杂，成本高，特别是混凝土喷射回弹率高，粉尘浓度大，严重污染了井下的生产环境；再加上此类巷道服务年限较短，喷射混凝土又显得不大经济。因此急需一种安全环保、施工方便、经济合理的临时性封堵材料。
发明内容
为解决采区沿空煤巷煤壁的封堵问题，本发明提供一种安全环保、施工方便、经济实用的涂层材料。
技术方案是，一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料3-6份、矿物混合料及其它添加剂10-15份；其中上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂8-9份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰5-10份、粒径介于水泥和硅灰之间的普通粉煤灰或矿渣10-15份、高效减水剂1-2份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
上述的丙烯酸酯聚合物固体由传统的丙烯酸酯乳液聚合工艺制备，所用原材料及质量份数见表1。
表1聚丙烯酸酯乳液聚合所用原材料及质量份数
Figure BDA0002301621330000031
上述涂层材料使用时的水料比为0.4-0.6，喷浆厚度2-3mm。
本发明的涂层材料是以水泥为基体材料，以环保型界面聚合物固体料、矿物混合料及其它添加剂为增强改性材料，加水拌和涂于煤巷表面，凝结硬化后起封闭作用，是一种喷浆用的新型复合材料。水泥和矿物混合料共同作为胶凝材料，其中矿物混合料及其它添加剂解决了浆液的搅拌稠度、流动度、粘度及改进封堵材料的强度、凝结时间等问题。
本发明的涂层材料，采用丙烯酸酯聚合物固体并以聚乙烯合成树脂为增朔剂，由于两者相溶性好，可改进水泥的流动性能，提高伸长率，达到改善水泥性能的目的；可以削弱分子之间的次价力，增加分子链的运动，降低分子的结晶性，大幅度增加材料的断裂伸长率，降低涂膜硬度，断裂伸长率大于150％，且聚合物固体具有很好的弹性，能很好的解决材料的粘结、密实性及伸长率等问题。
本发明的涂层材料采用矿物混合料如粉煤灰、矿碴、硅灰、以及高效减水剂、纤维材料等，改善了浆液的搅拌稠度、流动度、粘度及改进封堵材料的强度、凝结时间等，弥补了水泥成分的力学性能的不足，满足施工工艺参数要求。
本发明的涂层材料,在兖州煤业股份有限公司南屯煤矿、兴隆庄煤矿、鲍店煤矿等矿，对沿空煤巷的煤壁进行了喷浆封堵试验，巷道试验总长度2万多米，喷浆厚度2-3mm，效果如下：
①喷层胶结性好，喷厚薄而致密，封闭效果好，能覆盖沿空煤巷的金属网和煤壁，回弹量小，凝固快。
②根据实测煤体钻孔氧气浓度和煤的耗氧速度推算出的漏风量，喷浆后比喷浆前漏风量减少了87.4％，堵漏风效果明显。
③达到施工技术要求，喷浆速度快，实现每班平均喷浆30-50米；成本较低，喷一层时约每米巷道15元，复喷段平均每米巷道27.8元以下，较喷射混凝土每米巷道节省成本150多元，经济效益显著；由于喷厚仅2-3mm，减少运输工作量和减轻工人的劳动强度，大幅减少粉尘浓度，改善了工作环境，实现了安全环保。
具体实施方式
实施例1
一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料3份、矿物混合料及其它添加剂15份；其中上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂8份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰5份、粒径介于水泥和硅灰之间的普通粉煤灰10份、高效减水剂1份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
实施例2
一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料5份、矿物混合料及其它添加剂12份；其中上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂8份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰6份、粒径介于水泥和硅灰之间的矿渣13份、高效减水剂2份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
实施例3
一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料4份、矿物混合料及其它添加剂14份；其中上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂9份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰10份、粒径介于水泥和硅灰之间的普通粉煤灰15份、高效减水剂2份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
实施例4
一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料6份、矿物混合料及其它添加剂10份；其中上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂9份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰8份、粒径介于水泥和硅灰之间的矿渣12份、高效减水剂1份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
实施例5
一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料4份、矿物混合料及其它添加剂13份；其中：
上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂9份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰7份、粒径介于水泥和硅灰之间的普通粉煤灰11份、高效减水剂1份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
实施例1-5中所述的述的丙烯酸酯聚合物固体由传统的丙烯酸酯乳液聚合工艺制备，所用原材料及质量份数见发明内容表1所示，在此不再重复。
实施例1-5公开的涂层材料，使用时的水料比为0.4-0.6，喷浆厚度2-3mm。
下面通过对比试验报告，说明本发明涂层材料(聚合物改性材料的胶砂)的优越性。对比物为普通水泥胶砂，分别按照试验要求制作成标准试件，按照GB/T17671-1999检验标准进行试验。对比试验报告见表2-表9。
表2 试验报告1
Figure BDA0002301621330000081
表3 试验报告2
Figure BDA0002301621330000082
表4 试验报告3
Figure BDA0002301621330000091
表5 试验报告4
Figure BDA0002301621330000092
表6 试验报告5
Figure BDA0002301621330000101
表7 试验报告6
Figure BDA0002301621330000102
表8 试验报告7
Figure BDA0002301621330000111
表9 试验报告8

Claims (2)

1.一种用于封闭沿空煤巷煤壁的涂层材料，其特征在于，该涂层材料由以下质量份的物质组成：
水泥100份、环保型界面聚合物固体料3-6份、矿物混合料及其它添加剂10-15份；其中
上述的水泥为425级硅酸盐水泥，粒径为11-15微米；
上述的环保型界面聚合物固体料为粉末状，由以下质量份的物质组成：丙烯酸酯聚合物固体100份、聚乙烯合成树脂8-9份；
上述的矿物混合料及其它添加剂由以下质量份的物质均匀混合组成：粒径为0.1-0.2微米的硅灰5-10份、粒径介于水泥和硅灰之间的普通粉煤灰或矿渣10-15份、高效减水剂1-2份、玄武岩短切纤维微量份；上述的短切玄武岩纤维直径为9-22微米,长度为1～3mm，微量份是指其体积掺量为水泥体积的0.12％以下。
2.如权利要求1所述的涂层材料，其特征在于，上述的丙烯酸酯聚合物固体由传统的丙烯酸酯乳液聚合工艺制备，所用原材料及质量份数如下表：
Figure FDA0002301621320000011
Figure FDA0002301621320000021
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