CN116535597B - 一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法，其中可被高效洗选的矿用注浆加固材料包括A组分和B组分；所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；所述填料的比重为2‑8。本申请的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，基于分子侨联技术，将大比重填料接枝在有机异氰酸酯组分中，不仅可显著提高矿用注浆加固材料固结体的比重，而且可避免表面填料团聚、应力集中，氨基酸盐可提高矿用注浆加固材料的体系稳定性，最终使得矿用注浆加固材料可被洗煤厂高效洗选，洗出率在99％以上。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿采掘工作面注浆加固技术领域，尤其涉及一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法。
背景技术
随着煤矿浅部煤层日益枯竭，煤矿开采进入深部开采阶段。煤矿深部煤岩体地质条件复杂，采煤过程中伴随着诸多灾害问题，如冲击地压灾害、煤与瓦斯突出灾害、突涌水灾害和冒顶片帮灾害等。尤其，深部煤矿采掘工作面的地质煤岩体破碎程度大，且受“三高一扰动”影响，工作面冒顶片帮灾害频发，不仅显著降低了采煤效率，而且严重威胁着井下矿工及设备安全。针对破碎程度较大的煤岩体，单一锚杆锚索难以发挥锚固力，且与快速推进的临时性治理目标不符。经多年的工程实践及新材料的发展，注浆加固可有效解决上述问题，已成为控制采掘工作面冒顶片帮问题的有效手段。
注浆加固材料种类繁多，按化学性质可以简单分为3类：无机类、有机类和有机-无机复合类。在煤矿领域，被广泛应用的注浆材料主要是：水泥类(或改性水泥类)、高分子类和无机改性高分子类。高分子和改性高分子类材料主要用于预防或治理煤矿采掘工作面冒顶片帮事故。尤其是，聚氨酯注浆加固材料和硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料。硅酸盐改性聚氨酯材料克服了聚氨酯材料的不足，具有成本低、安全性高的突出优点，已成为用量最大的化学注浆材料。
虽然注入该类材料可有效解决工作面安全问题，但给后续洗选工艺带来新的问题。硅酸盐改性聚氨酯材料因含有超一半以上的硅酸盐，大量注浆后容易导致洗选后精煤灰分升高。因为硅酸盐改性聚氨酯固结体比重低于煤体比重，基于洗煤厂现有洗选工艺和洗煤原理，将加固材料从煤体中洗出非常困难。这显著增加了精煤灰分，严重降低了精煤品质。
基于煤矿和洗煤厂实际需求，亟需一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，不仅具有反应温度低、力学强度高、加固效果好的优点，而且可被高效洗选，不影响精煤品质。
发明内容
有鉴于此，本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提供一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料。
本申请的另一个目的在于提供一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其包括A组分和B组分；所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；所述填料的比重为2-8。
进一步的，所述氨基酸盐包括含有基团-COOH、-NH2和-COOR的氨基酸盐中的至少一种，其中R为金属离子。
进一步的，所述分子侨联剂包括含有氨基的硅烷偶联剂、脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步的，所述填料为重晶石粉、方铅矿粉和铁矿石粉中的至少一种。
进一步的，所述A组分中，所述硅酸钠溶液和氨基酸盐的质量比为(90-95)：(2-6)。
进一步的，所述B组分中，所述异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂的质量比为(60-80)：(5-30)：(10-15)：(1-5)。
进一步的，所述硅酸钠溶液的模数为2.4-2.8，波美度为40-50°Bé。
进一步的，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三乙酯、氯代棕榈油甲酯、三丁基磷酸酯中的至少一种。
进一步的，所述A组分和所述B组分的体积比为(0.85-1.15)：1。
根据本发明的另一方面，还提供了一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法，包括：
将所述氨基酸盐与所述硅酸钠溶液混匀，获得所述A组分；
将部分所述增塑剂与填料混匀，随后加入所述分子侨联剂，于密闭、第一搅拌的条件下混匀，获得第一混合物；
将剩余的所述增塑剂加入所述第一混合物，获得第二混合物；
将所述第二混合物在第二搅拌的条件下加入所述异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得所述B组分。
本申请所提供的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，至少具有以下有益效果：
1、基于分子侨联技术，将大比重填料接枝在有机异氰酸酯组分中，不仅可显著提高矿用注浆加固材料固结体的比重，而且可避免表面填料团聚、应力集中，氨基酸盐可提高矿用注浆加固材料的体系稳定性，最终使得矿用注浆加固材料可被洗煤厂高效洗选，洗出率在99％以上。
2、由于本申请的矿用注浆加固材料可被高效洗选，将其注入煤矿采掘工作面，对煤质的灰分、挥发分、发热量和全硫等几乎没有任何不利影响。
3、A组分和B组分的组成设计，使得矿用注浆加固材料注浆固化中最高反应温度和释放的热量显著降低，阻燃性好，力学强度高，极大的提高了煤矿注浆的安全性，尤其是加固易自燃煤层时的安全性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是以式(Ⅰ)所示的氨基酸盐为例，本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中氨基酸盐的作用机理示意图，其中1(波浪线)代表有机组分聚合后形成的高分子链(也即异氰酸酯与硅酸盐溶液中水反应生成的氨基甲酸酯或取代脲)。
图2是以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(式(Ⅱ))为例，本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中分子侨联剂的作用机理的示意图，其中：
(a)为被分子侨联剂包覆的填料，其中2代表填料，3代表分子侨联剂；
(b)为被分子侨联剂包覆的填料与有机物结合在一起，其中1(波浪线)代表有机组分聚合后形成的高分子链(也即异氰酸酯与硅酸盐溶液中水反应生成的氨基甲酸酯或取代脲)，2代表填料，3代表分子侨联剂。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在申请中，数值范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
在申请中，所涉及的原材料、设备等，如无特殊说明，均为可通过商业途径或公知方法自制的原材料、设备；所涉及的方法，如无特殊说明，均为常规方法。
发明人发现，为了使注浆材料可被高效洗选并具有反应温度低、力学强度高的特点，基于洗煤工艺与洗选原理，增加加固材料固结体比重即可达到洗出目的。最简单思路就是添加比重较大填料。但添加比重较大填料也可能会存在以下问题：
1)打破了注浆材料的体系平衡，使得注浆材料稳定性大幅下降，极易出现异常固化。
2)大颗粒填料易造成应力集中，机械性能断崖式下降；小颗粒填料易团聚下沉，难以注浆。
3)大比重填料加入阻碍了有机组分(本申请B组分不含分子侨联剂时的组成)和无机组分(本申请A组分不含氨基酸盐时的组成)的界面相容。
因此，为了克服上述缺陷，发明人发现可以基于分子侨联技术，将超细大比重物质均匀接枝在有机组分和无机组分中，解决注浆材料体系不稳、应力集中和团聚下降等难题，且可以显著提高固结体比重。从而，可以克服单纯添加比重较大填料所带来的上述缺陷，获得可被高效洗选并具有反应温度低、力学强度高等特点的矿用注浆加固材料。
本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，包括A组分和B组分。
在一些实施例中，A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐。
本申请的实施例中，A组分采用硅酸钠溶液和氨基酸盐为原料，其中氨基酸盐具有催化、稳定体系和促融作用。氨基酸盐的种类不限，只要包括同时含有基团-COOH、-NH2和-COOR(R为金属离子)的氨基酸盐中的至少一种即可。作为非限制性实例，氨基酸盐包括但不限于同时含有基团-COOH、-NH2和-COOR(R为钠离子或钾离子)的氨基酸盐中的至少一种，例如谷氨酸钠、式(Ⅰ)所示的氨基酸盐、月桂酰谷氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、棕榈酰肌氨酸钠、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰基谷氨酸TEA盐等。
下面以式(Ⅰ)所示的氨基酸盐为例，来说明本申请氨基酸盐的结构及各功能基团的作用、氨基酸盐在本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中的作用机理。
其中，A基团(上述-NH2)可以作为A组分与B组分反应固化凝结的催化活性位点实现催化功能(也即具有催化作用)，B基团(上述-COOR(R为钠离子))侨联无机组分(后文B组分的分子侨联剂)，C基团(上述-COOH)侨联有机组分(后文B组分的异氰酸酯)，A基团、B基团和C基团3个功能基团共同作用，实现催化、稳定、促融。
需要说明的是，式(Ⅰ)仅为本申请实施例的氨基酸盐中的一个示例，旨在说明本申请实施例的氨基酸盐的结构是同时含有基团-COOH(C基团)、-NH2(A基团)和-COOR(R为金属离子)(B基团)的氨基酸盐，不能理解为是对本申请实施例的氨基酸盐的唯一限制。其中，A基团、B基团和C基团只是为了方便表述人为给出的定义。
图1是本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中氨基酸盐的作用机理的示意图。参考图1可见，氨基酸盐在本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中的作用机理为：双组分注浆材料混合后，氨基酸盐作用在有机组分和无机组分的相界面，A基团作为催化活性位点触发异氰酸酯与硅酸钠溶液中的水反应，生产高分子聚合物(有机相)，并伴随释出CO2，CO2与硅酸钠反应生成硅酸聚合物(无机相)。此时根据相似相容原理，C基团与有机相作用，B基团与无机相作用，促进组分互融及整个反应稳定进行。
在一些实施例中，A组分中硅酸钠溶液和氨基酸盐的质量比为(90-95)：(2-6)，包括但不限于90：2、90：6、95：2、95：6或92.5：4等。
在一些实施例中，硅酸钠溶液的模数为2.4-2.8，波美度为40-50°Bé。作为非限制性实例，硅酸钠溶液的模数包括但不限于2.4、2.5、2.6、2.7或2.8等，波美度包括但不限于40°Bé、45°Bé或50°Bé等。
在一些实施例中，B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂，其中填料为大比重填料。
在一些实施例中，填料的比重为2-8，包括但不限于2、4、5、6或8等。填料的比重在上述范围内，可以实现增加比重的目标，又能很好的兼顾体系稳定性；小于2，则对体系比重的增大不明显；大于8，则体系稳定性差。
需要说明的是，本申请的实施例中，填料可以是无机填料，也可以是有机填料，只要比重为2-8即可。本申请的实施例中，大比重填料是惰性的，不参与体系化学反应，因此添加该类物质可间接减小活性物质含量，进而减小了反应放热；同时，这类填料具有阻燃、刚性强等特点，进而可提高注浆材料的阻燃性与力学强度。
作为非限制性实例，填料包括重晶石粉、方铅矿粉和铁矿石粉等中的至少一种。
在一些实施例中，分子侨联剂包括含有氨基的硅烷偶联剂、脲丙基三乙氧基硅烷(CAS：23779-32-0)中的至少一种。其中，含有氨基的硅烷偶联剂包括但不限于二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(CAS：35141-30-1)、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷(CAS：1760-24-3)等中的至少一种。二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的结构式如式(Ⅱ)所示，3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的结构式如式(Ⅲ)所示，脲丙基三乙氧基硅烷的结构式如式(Ⅳ)所示。
本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，B组分引入分子侨联剂，将大比重、小尺寸的填料侨联到到高分子链，避免填料应力集中及团聚下沉。
图2是以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(式(Ⅱ))为例，本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料中分子侨联剂的作用机理的示意图。参考图2可见，本申请的实施例中，分子侨联剂的主要作用机理为：通过范德华力和静电力，分子侨联剂形成稳定的吸附层，并包覆在大比重填料表面；而分子侨联剂结构中的长碳链及氨基则与异氰酸酯中的NCO基团发生缩合反应，从而将大比重填料和有机聚合物结合起来，实现侨联作用。
在一些实施例中，异氰酸酯包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)中的至少一种。
在一些实施例中，增塑剂包括柠檬酸三乙酯、氯代棕榈油甲酯、三丁基磷酸酯中的至少一种。
在一些实施例中，B组分中，异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂的质量比为(60-80)：(5-30)：(10-15)：(1-5)，包括但不限于60：5：10：1、60：30：10：1、60：30：15：1、60：30：15：15、80：30：15：5、80：5：10：1、80：5：15：1、80：5：15：15、80：30：10：1、80：30：10：5或70：18：12：2.5等。
在一些实施例中，A组分和B组分的体积比为(0.85-1.15)：1。作为非限制性实例，A组分和B组分的体积比包括但不限于0.85：1、0.9：1、1：1、1.1：1或1.15：1等。A组分和B组分的体积比在上述范围内，可以使浆液稳定固化，且固结物的综合性能优异；小于0.85：1，则浆液反应中释放的热量较大，煤矿注浆的风险较大；大于1.15：1，则浆液固结后材料机械性能大幅下降。
本申请实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：
S101、A组分制备：将氨基酸盐与硅酸钠溶液混匀，获得A组分。
S102、B组分制备。B组分制备包括以下步骤：
(1)将部分增塑剂与填料混匀，随后加入分子侨联剂，于第一温度、密闭、第一搅拌的条件下混匀，获得第一混合物。
在一些实施例中，与填料混匀的增塑剂占增塑剂总质量的比重包括但不限于5-50％，例如10％、20％、30％、40％或50％等。
在一些实施例中，第一温度为30-50℃，包括但不限于30℃、40℃或50℃等。
在一些实施例中，第一搅拌的时间为30-40min，包括但不限于30min、35min或40min等。
(2)将剩余的增塑剂加入第一混合物，获得第二混合物。
(3)将第二混合物在第二搅拌的条件下缓慢加入异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得B组分。
需要说明的是，第一搅拌和第二搅拌的搅拌速度可以相同，也可以不同，一般在300-500r/min。
S103、将A组分和B组分按体积比0.85-1.15：1混合，经注浆泵注入煤岩体裂隙。
本申请所提供的可被高效洗选的矿用注浆加固材料及其制备方法，至少具有以下有益效果：
1、基于分子侨联技术，将大比重填料接枝在有机异氰酸酯组分中，不仅可显著提高矿用注浆加固材料固结体的比重，而且可避免表面填料团聚、应力集中，氨基酸盐可提高矿用注浆加固材料的体系稳定性，最终使得矿用注浆加固材料可被洗煤厂高效洗选，洗出率在99％以上。
2、由于本申请的矿用注浆加固材料可被高效洗选，将其注入煤矿采掘工作面，对煤质的灰分、挥发分、发热量和全硫等几乎没有任何不利影响。
3、A组分和B组分的组成设计，使得矿用注浆加固材料注浆固化中最高反应温度和释放的热量显著降低，阻燃性好，力学强度高，极大的提高了煤矿注浆的安全性，尤其是加固易自燃煤层时的安全性。
在以下非限制性实施例中进一步举例说明了本技术的某些特征。
一、实施例和对比例
实施例1
本实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的体积比为0.98：1。
A组分包括95g硅酸钠溶液和3g氨基酸盐，其中：硅酸钠溶液的模数为2.6，波美度为45°Bé，氨基酸盐为具有前述式(Ⅰ)结构的氨基酸的钠盐。
B组分包括：60g异氰酸酯(PAPI)、25g增塑剂(柠檬酸三乙酯13g，氯代棕榈油甲酯12g)、13g大比重填料(重晶石粉8g，方铅矿粉5g)、2g分子侨联剂(二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷1g，3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷1g)。
本实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：
S101、A组分制备：将氨基酸盐与硅酸钠溶液混匀，获得A组分。
S102、B组分制备。B组分制备包括以下步骤：
(1)将一半增塑剂与填料混匀，随后加入分子侨联剂，在40℃下密闭搅拌40min混匀(搅拌速度为400r/min)，获得第一混合物。
(2)将剩余的增塑剂加入第一混合物，获得第二混合物。
(3)将第二混合物在搅拌(搅拌速度为400r/min)的条件下缓慢倒入异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得B组分。
S103、将A组分和B组分按体积比0.98：1混合，经注浆泵注入煤岩体裂隙。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：A组分中，氨基酸盐的用量为6g；A组分和B组分的体积比为1.01：1。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：A组分中，氨基酸盐为具有式(Ⅰ)结构的氨基酸的钠盐与谷氨酸钠按质量比1：1的混合物。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，大比重填料的用量为10g，重晶石粉和方铅矿粉的质量比不变，A组分和B组分的体积比为1.01：1。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，大比重填料的用量为15g，重晶石粉和方铅矿粉的质量比不变，A组分和B组分的体积比为1.01：1。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，大比重填料全部为重晶石粉。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，大比重填料全部为方铅矿粉。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，分子侨联剂的用量为5g，二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的质量比不变，A组分和B组分的体积比为0.95：1。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，异氰酸酯的用量为75g，A组分和B组分的体积比为0.85：1。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：B组分中，增塑剂的用量为12g，柠檬酸三乙酯和氯代棕榈油甲酯的质量比不变，A组分和B组分的体积比为0.85：1。
对比例1(现有常规矿用注浆加固材料)
本对比例的矿用注浆加固材料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的体积比为1：1。
A组分包括95g硅酸钠溶液、3g三乙烯二胺(TEDA)催化剂和2g甘油，其中硅酸钠溶液的模数为2.6，波美度为45°Bé。
B组分包括80g异氰酸酯(PAPI)和20g增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。
本对比例的的矿用注浆加固材料的制备方法包括以下步骤：
S101、A组分制备：将三乙烯二胺(TEDA)催化剂、甘油与硅酸钠溶液混匀，获得A组分。
S102、B组分制备：将异氰酸酯和增塑剂邻苯二甲酸二辛酯混匀，获得B组分。
S103、将A组分和B组分按体积比1：1混合，经注浆泵注入煤岩体裂隙。
对比例2(不加氨基酸盐和分子侨联剂)
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：
矿用注浆加固材料中，A组分中将氨基酸盐替换为三乙烯二胺(TEDA)催化剂，B组分中没有分子侨联剂，A组分与B组分的体积比为1：1。
本对比例的矿用注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：
S101、A组分制备：将三乙烯二胺(TEDA)催化剂与硅酸钠溶液混匀，获得A组分。
S102、B组分制备。B组分制备包括以下步骤：
(1)将一半增塑剂与填料混匀，在40℃下密闭搅拌40min混匀(搅拌速度为400r/min)，获得第一混合物。
(2)将剩余的增塑剂加入第一混合物，获得第二混合物。
(3)将第二混合物在搅拌(搅拌速度为400r/min)的条件下缓慢倒入异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得B组分。
S103、将A组分和B组分按体积比1：1混合，经注浆泵注入煤岩体裂隙。
对比例3(不加大比重填料)
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于：
矿用注浆加固材料中，B组分中没有大比重填料，A组分与B组分的体积比为1。13：1。
本对比例的矿用注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：
本实施例的可被高效洗选的矿用注浆加固材料的制备方法，包括以下步骤：
S101、A组分制备：将氨基酸盐与硅酸钠溶液混匀，获得A组分。
S102、B组分制备。B组分制备包括以下步骤：
(1)将一半增塑剂与分子侨联剂混匀，在40℃下密闭搅拌40min混匀(搅拌速度为400r/min)，获得第一混合物。
(2)将剩余的增塑剂加入第一混合物，获得第二混合物。
(3)将第二混合物在搅拌(搅拌速度为400r/min)的条件下缓慢倒入异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得B组分。
S103、将A组分和B组分按体积比0.98：1混合，经注浆泵注入煤岩体裂隙。
二、性能测试
1、性能测试方法
最高反应温度、抗压强度、燃烧情况制样及测试方法参照AQ/T 1089-2020《煤矿加固煤岩体用高分子材料》。
洗出率测试方法：注浆材料固结物在精煤中的占比。例如占比为1％时，那么洗出率即为99％。
对精煤灰分的影响测试方法参照GB/T 212-2008《煤的工业分析方法》。
对精煤热量的影响测试方法参照GB/T 213-2008《煤的发热量测定方法》。
2、性能测试结果
实施例及对比例的矿用注浆加固材料的性能检测结果见表1。
表1实施例及对比例的矿用注浆加固材料的性能检测结果
从表1可以看出：
相比对比例，本申请实施例1-10的矿用注浆加固材料中的氨基酸盐、分子侨联剂和大比重填料协同作用，使得注浆加固材料均具有洗出率高、最高反应温度低、抗压强度和燃烧情况良好且对精煤分灰分和热量均几乎无影响的优点。
对比实施例1和实施例9可以看出，本申请实施例的矿用注浆加固材料中，B组分中异氰酸酯的含量增加，虽然洗出率、燃烧情况、对精煤灰分及热量基本无影响，但最高反应温度和高压强度均有所上升，这可能是由于本申请的注浆加固材料主要反应是异氰酸酯与水生成高分子聚合物，其结构呈现刚性，是浆液固化后承载力的主体，且反应伴随热量释放。因此，增加异氰酸酯含量会显著升高反应温度和抗压强度。
对比实施例1和实施例10可以看出，本申请实施例的矿用注浆加固材料中，B组分中增塑剂的含量降低，虽然洗出率、燃烧情况、对精煤灰分及热量基本无影响，但最高反应温度和高压强度均有所上升，这可能是由于相比实施例1，实施例10中B组分中增塑剂的含量降低，以间接的方式增加了体系中异氰酸酯在体系中占比，本申请注浆加固材料主要反应是异氰酸酯与水生产高分子聚合物，其结构呈现刚性，是浆液固化后承载力的主体，且反应伴随热量释放。因此，增加异氰酸酯含量会显著升高最高反应温度和抗压强度。
对比实施例1和对比例1可以看出，本申请实施例的矿用注浆加固材料相比常规矿用注浆加固材料(对比例1)洗出率大幅升高，最高反应温度大幅下降，燃烧情况良好，对精煤分灰分和热量均几乎无影响。
对比实施例1和对比例2可以看出，同样含有大比重填料的情况下，本申请实施例的矿用注浆加固材料由于含有氨基酸盐和分子侨联剂，洗出率和抗压强度均有所提高，其中洗出率接近100％，抗压强度提高约2倍；最高反应温度降低了16％，对精煤分灰分和热量均几乎无影响。
对比实施例1和对比例3可以看出，在同样含有氨基酸盐和分子侨联剂的情况下，本申请实施例的矿用注浆加固材料由于添加了大比重填料，洗出率提高了至少8倍，最高反应温度降低了约23％，抗压强度有所提高，燃烧情况良好，对精煤分灰分和热量均几乎无影响。
在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，包括A组分和B组分；
所述A组分包括硅酸钠溶液和氨基酸盐；
所述B组分包括异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂；
所述填料的比重为2-8；
所述氨基酸盐包括同时含有基团-COOH、-NH2和-COOR的氨基酸盐，其中R为金属离子。
2.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述分子侨联剂包括含有氨基的硅烷偶联剂、脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述填料包括重晶石粉、方铅矿粉和铁矿石粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述A组分中，所述硅酸钠溶液和氨基酸盐的质量比为(90-95)：(2-6)。
5.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述B组分中，所述异氰酸酯、增塑剂、填料和分子侨联剂的质量比为(60-80)：(5-30)：(10-15)：(1-5)。
6.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述硅酸钠溶液的模数为2.4-2.8，波美度为40-50°Bé。
7.根据权利要求1所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
和/或，所述增塑剂包括柠檬酸三乙酯、氯代棕榈油甲酯、三丁基磷酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料，其特征在于，所述A组分和所述B组分的体积比为(0.85-1.15)：1。
9.一种制备如权利要求1至8任意一项所述的可被高效洗选的矿用注浆加固材料的方法，其特征在于，包括：
将所述氨基酸盐与所述硅酸钠溶液混匀，获得所述A组分；
将部分所述增塑剂与填料混匀，随后加入所述分子侨联剂，于密闭、第一搅拌的条件下混匀，获得第一混合物；
将剩余的所述增塑剂加入所述第一混合物，获得第二混合物；
将所述第二混合物在第二搅拌的条件下加入所述异氰酸酯，之后静置密闭保存，获得所述B组分。
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