CN114409310B - 一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂及其使用方法，具体涉及矿用封堵密闭材料领域。所述高强表固剂包括沥青、无机粉料和乳胶粘结剂。所述使用方法包括先将沥青与乳胶粘结剂混合均匀，得乳胶混合物；再将乳胶混合物与无机粉料在储料桶中进行混合，混合均匀后得混合浆液；最后将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。本发明与传统混凝土喷浆比用料少，喷涂速度快，效率高，形成的表面固结层有较高的强度和韧性，喷涂以后不开裂、不折断、不起皮、不脱落，与高分子材料比成本低、不产生反应温度；使用风动设备比传统电动的设备安全、高效。
Description
技术领域
本发明涉及矿用封堵密闭材料领域，具体涉及一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂及其使用方法。
背景技术
煤矿生产有其特殊性。由于生产的空间主要是在地下坑道之中，特殊的工作环境决定了煤矿生产中发生事故的后果往往非常严重。煤矿井下密闭墙与采空区相连，起密闭作用。随着矿井开采深度的增加，相应的巷道围岩应力也逐步增大，特别是沿采空区掘进的施工巷道应力更加集中，造成煤柱硬度降低，煤壁松软，裂隙增多、增大，密闭巷道内压力增大，易造成密闭墙墙体压坏。现有的密闭墙一般采用预制块墙，预制块墙墙体抗压性弱，受压易损坏，墙面抹面浆皮易脱落，易造成采空区漏风，导致巷道内瓦斯涌出、采空区自燃、有毒有害气体外泄等安全事故隐患，并且后期维护困难。
为了解决采矿过程中遇到的地表岩移、塌陷、深部岩爆、冲击地压等地质灾害难题，充填采矿方法得到越来越多的应用，充填挡墙是充填采矿法中必不可少的一个工艺环节，用于采空区充填前空区出口的封堵。空区充填挡墙作为关键生产环节，将充填区与工作区隔离，以防止空区充填料浆漏浆、跑浆等问题，空区充填挡墙的安全可靠性对井下工作人员、设备及正常生产是极其重要的安全保障。充填挡墙的构筑形式主要有：砖结构挡墙、木结构挡墙、混凝土挡墙、钢结构等。
现有的充填挡墙具有以下缺点：
1、施工周期长。造成采场综合生产能力低，另一方面，空区不能及时充填，造成空区垮冒、矿柱片帮损伤，影响资源回采的安全性和回采率。
2、劳动强度大。挡墙构筑位置作业空间狭小，很难采用机械化作业。如混凝土挡墙的构筑，多采用人工搅拌混凝土，人工利用铁锹等工具将混凝土铲入模具内，当挡墙高超过一定限度时，还要经过人工倒运。
3、接顶密闭效果差。提高挡墙的密闭性，现有构筑方法一般是在挡墙中部预留人孔，挡墙构筑完成后，工人通过人孔进入挡墙空区侧，采用喷射混凝土填筑挡墙四周。该技术施工的工艺复杂，施工在空区侧进行，作业环境极差；并且喷射混凝土养护差，与岩面接触不严密，封闭效果得不到保障，因此不能有效的防止漏浆。
总之，现有的煤矿井下密闭墙一般是用料石或灰碴砖筑双屋墙，中间用黄土等填充，外表用水泥喷浆或抹灰，时间不久，闭墙就会因采煤动压，墙体变形，水泥层由于脆性和钢性，喷浆层会开裂、脱落，墙体破碎，就会导致老旧巷道漏风、漏CO、漏瓦斯等有毒有害气。使用高强表固剂喷涂表面，表干后再局部针对性手工处理，在漏风漏有害气体的突点进行加厚涂抹。井下巷道开掘后，需要及时挂网支护喷浆，但因为水泥、沙石等装卸麻烦、运输量大、堆场要求高，工人劳动强度大、施工场地占用大，施工效率低、接电手续繁琐等原因，巷道没有经过喷浆处理，外露的金属网片、锚杆锚鎍头、托片等会锈蚀，煤邦会因没有支护而开裂、破碎、蹋落造成片邦、垮邦等隐患上，巷道开裂、破碎也可能引起漏风、漏瓦斯等给井下造成安全隐患。
发明内容
为此，本发明提供一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂及其使用方法，以解决现有充填挡墙施工周期长、劳动强度大、密闭效果不达标等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的一方面提供一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂，所述高强表固剂包括沥青、无机粉料和乳胶粘结剂。
进一步的，无机粉料包括石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉和/或树脂粉的混合物。
进一步的，所述沥青为乳化沥青或沥青胶粉。
进一步的，所述沥青与乳胶粘结剂的重量比为1：(1-2)。
根据本发明的一方面提供上述矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，先将沥青与乳胶粘结剂混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料在储料桶中进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。
进一步的，所述沥青与乳胶粘结剂的重量比为1：(1-2)。
进一步的，所述乳胶混合物与无机粉料得比例为(1-3)：1。
进一步的，所述步骤二中，混合的方法是采用风动搅拌机混合。
本发明具有如下优点：
本发明的无机粉料在混合过程中没有化学反应，基本不产生温度，顺应了国家安委办建议煤矿井下尽量少用反应型高分子材料，乳化沥青(或沥青胶粉)和乳胶粘结剂与粉料搅拌混合后形成固结层，能够增强表固剂的强度和韧性，喷涂以后不开裂、不折断、不起皮、不脱落，与传统的混凝土相比优势明显；高强表固剂的材料体积小，转运方便，施工简单高效。
本发明材料使用时利用专用搅拌机和料桶混合浆液，使用专用螺杆泵进行喷涂，施工设备不需要接电，全部风为动力源；风作为动力源连接方便。施工表干后有较好的韧性，表面强度和抗拉强度高，有较好的变形性，不易折断，不会脱落、起皮等。
本发明与传统混凝土喷浆比用料少，喷涂速度快，凝固速度快，施工效率高，形成的表面固结层有较高的强度和韧性，喷涂以后不开裂、不折断、不起皮、不脱落，与高分子材料比成本低、不产生反应温度；使用风动设备比传统电动的设备安全、高效。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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1一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法
步骤一，先将乳化沥青与乳胶粘结剂按1：1混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料(无机粉料为石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉的混合物)按1：1在储料桶中采用风动搅拌机混合进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。
实施例2一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法
步骤一，先将乳化沥青与乳胶粘结剂按1：1.2混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料(无机粉料为石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉和树脂粉的混合物)按1.5：1在储料桶中采用风动搅拌机混合进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。
实施例3一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法
步骤一，先将乳化沥青与乳胶粘结剂按1：1.5混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料(无机粉料为石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉和树脂粉的混合物)按2：1在储料桶中采用风动搅拌机混合进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。
实施例4一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法
步骤一，先将乳化沥青与乳胶粘结剂按1：2混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料(无机粉料为石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与树脂粉的混合物)按3：1在储料桶中采用风动搅拌机混合进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层。
实施例1-5固化层指标如下：
高强表固剂外观浅黄色或灰色
完全固化时间(s)，≤20
表观芯密度(kg/m3)70～78
空气透气率(L/(s·m2))，≤0.001
粘结强度(MPa)，≥3
弯曲强度(KPa)520～600
断裂弯曲应变(％)40～48
阻燃性不燃
抗静电性(Ω)，≤(初始)3×108
抗静电性(Ω)，≤(三个月)3×108
抗静电性(Ω)，≤(六个月)3×108
本发明的无机粉料在混合过程中没有化学反应，基本不产生温度，顺应了国家安委办建议煤矿井下尽量少用反应型高分子材料，乳化沥青(或沥青胶粉)和乳胶粘结剂与粉料搅拌混合后形成固结层，能够增强表固剂的强度和韧性，喷涂以后不开裂、不折断、不起皮、不脱落，与传统的混凝土相比优势明显；高强表固剂的材料体积小，转运方便，施工简单高效。
本发明与传统混凝土喷浆比用料少，喷涂速度快，形成的表面固结层有较高的强度和韧性，喷涂以后不开裂、不折断、不起皮、不脱落，与高分子材料比成本低、不产生反应温度；使用风动设备比传统电动的设备安全、高效。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂，其特征在于，所述高强表固剂由沥青、无机粉料和乳胶粘结剂组成；
所述无机粉料由石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉和/或树脂粉的混合物组成；所述沥青为乳化沥青或沥青胶粉；所述沥青与乳胶粘结剂的重量比为1：(1-2)；沥青与乳胶粘结剂混合均匀，得乳胶混合物；所述乳胶混合物与无机粉料的比例为(2-3)：1；所述高强表固剂的粘结强度≥3MPa，弯曲强度为520KPa～600KPa，断裂弯曲应变为40％～48％。
2.根据权利要求1所述矿用封闭、支护、喷涂用的高强表固剂的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一，先将沥青与乳胶粘结剂混合均匀，得乳胶混合物；
步骤二，再将乳胶混合物与无机粉料在储料桶中进行混合，混合均匀后得混合浆液；
步骤三，将混合浆液倒入风动螺杆泵的储料桶中，开起泵体的风动马达带动泵体转动输送到出料管的前端，用枪头高压风把浆料喷涂到巷道或闭墙表面，即可形成高强表固剂固化层；
所述无机粉料由石英砂、特种水泥、短纤维、纤维素与胶粉和/或树脂粉的混合物组成；所述沥青为乳化沥青或沥青胶粉；所述沥青与乳胶粘结剂的重量比为1：(1-2)；所述乳胶混合物与无机粉料的比例为(2-3)：1。
3.根据权利要求2所述使用方法，其特征在于，所述沥青与乳胶粘结剂的重量比为1：(1-2)。
4.根据权利要求3所述使用方法，其特征在于，所述步骤二中，混合的方法是采用风动搅拌机混合。
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