[发明专利]煤矿用高分子化学煤岩体加固剂

说明书

技术领域

本发明涉及煤岩体化学注浆加固技术领域，具体是一种煤矿用高分子化学煤岩体加固剂。

背景技术

煤矿井下采掘施工过程中，由于地质构造、原生裂隙及由于采动压力的影响等形成的破碎煤岩体，往往引起采掘工作面的片帮、冒顶，影响安全生产，特别是随着采掘机械化程度的不断提高，这类问题严重制约了设备效能的发挥和生产率的提高。国外20世纪70年代就已广泛使用了化学加固技术，如德国、法国、俄罗斯等国开发了多种化学加固材料和配套施工机具，化学加固材料年消耗量在几百到数千吨，已作为常规技术应用于煤矿日常生产。化学注浆加固技术能及时地改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度，从而提高施工速度，保证工作面的正常接替，值得煤矿在过断层等异常情况时应用。此外，在煤炭生产的其它环节，如：采煤面的片帮、冒顶等类似情况，也可应用该技术进行治理。因此注化学浆加固技术是确保矿井生产安全的一项实用支护技术。

井下环境特殊，要求所采用的灌注材料具有与煤体粘性好、有效固结范围大，形成的固结体有一定强度、封闭性好、质轻、化学性质稳定等特点。由于加固用聚氨酯材料可满足以上特性，近年来，国内外学者对加固用聚氨酯材料进行了大量的研究，并应用于松散煤体的加固，取得良好效果，解决了矿井生产的难题。不过现用的聚氨酯加固材料还存在着价格较高、易燃、燃烧时产生大量有毒气体的缺点，所以研究一种新型的聚氨酯加固材料是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有聚氨酯加固材料存在价格高、易燃、燃烧时产生大量有毒气体、性能不稳定、随意性较大、其科学规范性较差的问题，而提供一种新型的聚氨酯加固材料，具体是一种煤矿用高分子化学煤岩体加固剂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种煤矿用高分子化学煤岩体加固剂，由等体积的A组份和B组份组成，其中，A组份由聚醚多元醇、催化剂和阻燃剂组成，B组份为多亚甲基多苯基多异氰酸酯；A组份中的聚醚多元醇为官能团为3以上、羟值为450-550、分子量为300-500的聚醚多元醇；A组份中的催化剂由二丁基锡二月桂酸酯和三乙烯二胺组成，其中，二丁基锡二月桂酸酯的质量为聚醚多元醇质量的0.1%、三乙烯二胺的质量为聚醚多元醇质量的0.05%；A组份中的阻燃剂由甲基膦酸二甲酯、磷酸三（1,3-二氯-2-丙基）酯和硅酸钠组成，其中，甲基膦酸二甲酯的质量为聚醚多元醇和催化剂总质量的14%、磷酸三（1,3-二氯-2-丙基）酯的质量为聚醚多元醇和催化剂总质量的6%、硅酸钠的质量为聚醚多元醇和催化剂总质量的10%。

聚醚多元醇是端羟基的低聚物，主链上的羟基由醚键连结，是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。氧化烯烃主要是氧化丙烯(环氧丙烷)，氧化乙烯(环氧乙烷)，其中以环氧丙烷最为重要。多元醇起始剂有丙二醇、乙二醇等二元醇，甘油三羟甲基丙烷等三元醇及季戊、四醇、木糖醇、山梨醇、蔗糖等多元醇；胺类起始剂为二乙胺、二乙烯三胺等。聚醚一般常用分子量为800～2000的丙二醇聚醚、分子量为400～4000的三羟甲基丙烷聚醚和端羟基的聚四氢呋喃。根据起始剂所含活性原子的数目可制得不同官能度的聚醚多元醇。作为煤岩体加固用聚醚多元醇的选用，首先，外观粘度要小；其二，羟值要高、官能度要大，因此，本发明A组份中的聚醚多元醇要选择官能团为3以上、羟值为450-550、分子量为300-500的聚醚多元醇。

本发明A组份中选用的催化剂由二丁基锡二月桂酸酯和三乙烯二胺组成。二丁基锡二月桂酸酯（T-12）为强凝胶性质的催化剂，可用于弹性体、胶粘剂、密封胶、涂料、硬泡、模塑泡沫、RIM等；三乙烯二胺（A33）分子结构独特，呈现笼状化合物，活性极高，常温下是固体，一般配成液体使用，通常与丙二醇、二甘醇、乙二醇等配成33%的溶液，其对凝胶与发泡都有较强的催化作用。一般用A33其作用是促进异氰酸酯和水的反应，调整泡沫密度、气泡开孔率等，主要是促进发泡反应。