[发明专利]一种煤矿用化学注浆充填密封材料及其制备方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学注浆材料，尤其涉及一种煤矿用化学注浆充填材料，属于化学材料领域。

背景技术

我国煤炭储量大，地质条件复杂，煤层状况复杂，安全问题十分突出，生产效率普遍还比较低。我国煤矿主要是井工开采，需要在地下开掘规模巨大的巷道，由于我国的煤矿沉积岩层呈现强度低、破碎、地应力高；护巷煤柱小，动压影响强烈等特点，其中巷道支护、工作面煤壁加固、巷道加固、巷道高冒区充填、堵水、防灭火、采空区密闭等相关安全材料等是直接影响矿井安全、产量与效益的关键技术。

注浆材料从最初的石灰和黏土、水泥，发展到水泥-水玻璃、各种化学注浆材料、超细水泥注浆材料。传统的无机材料作为充填密封材料使用存在着施工效率低、注浆困难、不发泡导致填充用量大等缺点，而化学注浆材料作为充填密封材料使用的，目前市场上只有聚氨酯、脲醛树脂、酚醛树脂、改性水玻璃等几种。

尽管聚氨酯充填材料具有发泡倍率高、充填用量少、遇水发泡等优点，但在煤矿中使用存在价格较贵、应用成本高、阻燃性差等致命缺陷。而脲醛树脂充填材料虽然粘度小，施工方便，发泡倍率高，力学性能较好，但是脲醛树脂原料单体含量高，挥发性大，污染环境，在当今愈来愈重视环保的前提下，应用将受到影响。虽然酚醛树脂充填材料粘度小，施工方便，发泡倍率高，单体含量少，阻燃，抗静电等优点，但大多采用卤代烃作为发泡剂，对环境造成污染，限制其应用。水玻璃作为充填材料使用，价格低廉，发泡倍率低，力学性能较差，也限制了它的应用。

因此，本领域存在需要开发一种安全、不污染环境、价格低廉、施工性能良好的充填材料的迫切需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本申请发明人通过大量试验提供了一种价格低廉、安全环保、方便施工的煤矿用化学注浆材料，相应的本发明还公开其制备方法和使用方法。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种煤矿用化学注浆充填材料，包括A、B两个组分，所述A组分以酚醛树脂为主剂，配以助剂，所述助剂包括发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、特种助剂等中的一种和/或一种以上的混合物；所述B组分为固化剂。

其中，所述A、B组分按照一定组成比例混合后形成发泡材料，以重量份计含有如下组分：

在本发明中，所述酚醛树脂是由酚与醛在碱性条件下合成的甲阶酚醛树脂；其中合成树脂所用的酚类选自苯酚、甲酚、二甲酚、双酚A等中的一种和/或一种以上的混合物，优选苯酚，合成树脂所用的醛类选自甲醛、乙醛、多聚甲醛、糠醛等中的一种和/或一种以上的混合物，优选甲醛。

在本发明中，所述的发泡剂为化学发泡剂，是能与固化剂反应产生气体、或者加热能分解产生气体的物质，选自碳酸盐类和偶氮类发泡剂中的一种和/或一种以上的混合物，优选的是碳酸钠、偶氮二异丁氰等中一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述泡沫稳定剂为表面活性剂，包括阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂等中的一种和/或一种以上的混合物。以上所述的几种表面活性剂为化学化工手册广泛记载，本发明中可任选的采用任意一种上述所述的表面活性剂。

在本发明中，所述特种助剂为流变助剂、分散剂和增韧剂等中的一种和/或一种以上的混合物。其中所述分散剂为亲油性或亲水性界面活性剂，优选海明斯德谦903、904、912、923、926、931等中的一种和/或一种以上的混合物；所述流变助剂是经特殊加工的蒙脱石粘土类增稠剂，粒径细微，易于分散在水中，优选海明斯德谦201、202、211F、908、275等中的一种和/或一种以上的混合物；所述增韧剂为低分子量聚合物，优选聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙烯醇等中的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、卤系阻燃剂和氮系阻燃剂等中的一种和/或一种以上的混合物，其中所述磷系阻燃剂包括TCEP、TCPP、磷酸三苯酯等；所述卤系阻燃剂包括有机氯化物和有机溴化物，如氯化石蜡；所述氮系阻燃剂包括蜜胺及其衍生物和相关的杂环化合物，如三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐等。

在本发明中，所述固化剂为酸性固化剂，包括有机酸或/和无机酸的混合物，优选的是有机酸和无机酸组合使用，所述有机酸含量为固化剂的50％～80％；所述无机酸含量为固化剂的20～50％。其中有机酸包括有机羧酸或有机磺酸，如醋酸、苯甲酸、对羟基苯磺酸、邻羟基苯磺酸中的一种和/或一种以上的混合物，优选磺酸；无机酸包括盐酸、硫酸、磷酸中的一种和/或一种以上的混合物，优选硫酸和磷酸。