一种多功能添加剂、制备方法及其在煤矿加固材料中的应用

文档序号:8937470阅读:365来源:国知局
一种多功能添加剂、制备方法及其在煤矿加固材料中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿加固材料技术领域,具体设及一种用于煤矿加固材料的多功能添 加剂及应用。
【背景技术】
[0002] 随着煤矿开采深度的增加和复杂地形的出现,因断层破碎带和不稳定地层此引发 的顶板冒、片帮等危险事故,不仅影响煤矿企业的生产效率,而且还严重威胁矿工的生命安 全。因此,在煤矿生产过程中,一般都要进行注浆加固。目前应用最多的有机高分子注浆加 固材料包含聚氨醋类和脈醒、酪醒类等。虽然脈醒、酪醒类加固材料具有渗透性好、凝胶速 度可调、成本低等优点,但材料强度低、脆性等劣势使其不能得到广泛认可。聚氨醋类材料 具有固化速度可调,抗压、粘结强度高W及初性好等优点,但材料本身成本高且可燃,再加 上材料反应放热量大,近年来因聚氨醋加固材料引发的安全生产事故多达几十起。比如,究 煤赵楼煤矿、霍州矿业=交河煤矿、淮北临换矿、晋煤集团长平矿、赵庄矿等都发生因材料 放热量过多引起材料、煤体燃烧,给煤矿的安全生产带来严重危害和损失;为此,近年来出 现了无机-有机复合加固材料,但材料的反应溫度仍然较高(200毫升总体积下材料的最高 反应溫度一般为110°c-130°c之间),而且材料力学性能呈脆性,给煤矿的安全生产仍带来 较大危害。
[0003] 目前改善加固材料放热性的途径主要添加惰性稀释剂或吸热组分,可W实现最高 反应溫度降低在Iioc左右。但运样处理一方面造成材料力学性能的损失,另一方面容易造 成材料的不均匀性,造成加固材料的分层影响施工等问题。为此,选择合适的多功能添加剂 产品,不仅能显著降低材料的最高反应溫度,而且能改善材料的脆性力学性能是一个有利 的方向。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是克服现有技术问题,提供一种多功能添加剂,并将其应用在煤矿 加固材料中。本发明的多功能添加剂,不仅能显著降低加固材料的最高反应溫度,而且能改 善材料力学脆性,制得具有初性的煤矿加固材料。本发明的多功能添加剂W憐酸S醋、邻苯 二甲酸醋、高级脂肪酸甲醋等为原料组成,且该添加剂与煤矿加固材料的相容性好,在加固 材料的组分中稳定性好。 阳〇化]本发明所述的一种多功能添加剂,其特征在于,其组成如下:
[0006] 所述多功能添加剂包括2% -15%憐酸S醋、5% -40%邻苯二甲酸醋和45% -75% 高级脂肪酸甲醋;
[0007]W上为重量百分含量。
[0008] 其中,所述憐酸=醋优选为憐酸=下醋、憐酸=乙醋、憐酸=苯醋中的任一种或几 种的混合,优选溶液型憐酸=乙醋、憐酸=下醋中的一种或二者混合;进一步优选憐酸=下 醋。
[0009] 所述邻苯二甲酸醋优选为邻苯二甲酸二下醋、邻苯二甲酸二辛醋的一种或二者混 合,优选邻苯二甲酸二下醋。
[0010] 所述高级脂肪酸甲醋优选为油酸甲醋、硬脂酸甲醋、亚油酸甲醋、栋桐酸甲醋中的 任一种或几种的混合,优选油酸甲醋和亚油酸甲醋中的一种或二者混合。
[0011] 本发明所述的一种多功能添加剂是由憐酸S醋、邻苯二甲酸醋和高级脂肪酸醋组 合而成,可W用于有机-无机复合加固材料中,能显著降低材料的最高反应溫度,改善材料 的初性。
[0012] 本发明所述的一种多功能添加剂制备方法,包含W下步骤:
[0013] 1)按W下质量百分比称取原料:2% -15%憐酸S醋、5% -40%邻苯二甲酸醋和 45% -75%高级脂肪酸甲醋;
[0014] 。将步骤1)中各原料混合,用揽拌机常溫下揽拌5min-10min,混合均匀即可。
[0015] 本发明所述添加剂在有机-无机煤矿加固材料中的应用,其特征在于,采取W下 步骤:直接将多功能添加剂与煤矿加固材料中的异氯酸醋类组分W重量比3:7混合,揽拌 混合均匀构成A组分;将A组分与包含催化剂和娃酸钢溶液的煤矿加固材料中剩下的组分 等体积混合,即可制得具有低放热性的加固材料。
[0016] 本发明所述添加剂在有机-无机煤矿加固材料中的应用,使得制备的煤矿用加固 材料,具有低于100°c的最高反应溫度。
[0017] 本发明与现有技术相比,具有W下优点:(1)本发明提供的多功能添加剂,为均一 液体组分,不影响煤矿加固材料的稳定性和现场施工;(2)制备的加固材料具有显著降低 的最高反应溫度,提高了煤矿生产的安全性;(3)基本不降低材料的力学性能,且改善了材 料的初性。
【具体实施方式】
[0018] W下结合实施例对本发明做进一步说明,但绝不用来限制本发明的范围。
[0019] 本发明重点考察加固材料的抗压强度、最高反应溫度和材料抗压形变,其中抗压 强度和最高反应溫度的测试按照AQ1089-2011《煤矿加固煤岩体用高分子材料》标准规定 进行,具体性能结果列于表1。 阳〇2〇] 实施例1
[0021] 准确称量5%的憐酸S下醋、40%邻苯二甲酸二下醋、20%油酸甲醋和35%亚油 酸甲醋,用揽拌器揽拌lOmin,混合均匀,即得多功能添加剂。将该添加剂与煤矿加固材料的 异氯酸醋组分(聚合MDI,具体牌号为PM-200)W重量比3:7混合,揽拌混合均匀构成A组 分;将催化剂S乙醇胺灯EA)、双吗嘟二乙基酸值MD邸)W及助剂乙二醇和50Be。的液体娃 酸钢揽拌(其中催化剂S乙醇胺灯EA)、双吗嘟二乙基酸值MD邸)W及助剂乙二醇均为少 量,主要为液体娃酸钢揽拌)混合均匀构成B组分。将A组分与B组分等体积混合,即可制 得低放热性加固材料。并考察加固材料的最高反应溫度、抗压强度和抗压形变。
[0022] W下实施例和对比例的加固材料与实施例1的组分相同。 阳〇2引 实施例2
[0024] 准确称量8%的憐酸S下醋、20%邻苯二甲酸二下醋、40%油酸甲醋和32%亚油 酸甲醋,用揽拌器揽拌lOmin,混合均匀,即得多功能添加剂。将该添加剂与煤矿加固材料 的异氯酸醋组分W3:7混合,揽拌混合均匀构成A组分;将A组分与包含催化剂的液体娃酸 钢B组分等体积混合,即可制得约200毫升低放热性加固材料。并考察加固材料的最高反 应溫度、抗压强度和抗压形变。 阳0巧]对比例1
[00%] 准确称量100%邻苯二甲酸二下醋,将该其与煤矿加固材料的异氯酸醋组分W3:7混合,揽拌混合均匀构成A组分;将A组分与与包含催化剂的液体娃酸钢B组分等体积 混合,即可制得约200毫升加固材料。并考察加固材料的最高反应溫度、抗压强度和抗压形 变。
[0027] 对比例2
[0028] 将煤矿加固材料的异氯酸醋组分作为A组分与与包含催化剂的液体娃酸钢B组分 等体积混合,即可制得约200毫升加固材料。并考察加固材料的最高反应溫度、抗压强度和 抗压形变。 W29]表 1
[0030]
[0031] 根据本发明的多功能添加剂可W用于制备煤矿用加固材料,与本领域已知的制备 加固材料进行比较,结果显示:制备的加固材料具有显著降低的最高反应溫度,提高了煤矿 生产的安全性;基本不降低材料的力学性能,且改善了材料的初性。
[0032] 虽然本发明给出了具体实施方案,并进行了详细的描述。很明显,本领域技术人员 在不改变本发明精神实质和范围的前提下,可W设想出很多变化和替代。
【主权项】
1. 一种多功能添加剂,其特征在于,包括2% -15%磷酸三酯、5% -40%邻苯二甲酸酯 和45% -75%高级脂肪酸甲酯;以上为重量百分含量。2. 按照权利要求1的一种多功能添加剂,其特征在于,所述磷酸三酯优选为磷酸三丁 酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯中的任一种或几种的混合。3. 按照权利要求1的一种多功能添加剂,其特征在于,所述磷酸三酯为溶液型磷酸三 乙酯、磷酸三丁酯中的一种或二者混合。4. 按照权利要求1的一种多功能添加剂,其特征在于,邻苯二甲酸酯优选为邻苯二甲 酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯的一种或二者混合。5. 按照权利要求1的一种多功能添加剂,其特征在于,高级脂肪酸甲酯优选为油酸甲 酯、硬脂酸甲酯、亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯中的任一种或几种的混合。6. 按照权利要求1的一种多功能添加剂,其特征在于,高级脂肪酸甲酯优选为油酸甲 酯和亚油酸甲酯中的一种或二者混合。7. -种多功能添加剂制备方法,包含以下步骤: 1) 按以下质量百分比称取原料:2% -15 %磷酸三酯、5 % -40 %邻苯二甲酸酯和 45% -75%高级脂肪酸甲酯; 2) 将步骤1)中各原料混合,用搅拌机常温下搅拌5min-100min,混合均匀即可。8. 权利要求1-6的任一项所述的多功能添加剂用于有机-无机复合加固材料。9. 权利要求1-6的任一项所述的多功能添加剂用于有机-无机复合加固材料的方法, 其特征在于,采取以下步骤:直接将多功能添加剂与煤矿加固材料中的异氰酸酯类组分以 重量比3:7混合,搅拌混合均匀构成A组分;将A组分与包含催化剂和硅酸钠溶液的煤矿加 固材料中剩下的组分等体积混合,即可制得具有低放热性的加固材料。
【专利摘要】一种多功能添加剂、制备方法及其在煤矿加固材料中的应用,属于煤矿加固材料技术领域,具体涉及一种用于煤矿加固材料的多功能添加剂、其制备方法及其在煤矿加固材料中的应用。涉及一种多功能添加剂,其目的是为了降低加固材料的最高反应温度,并可改善加固材料脆性力学性能。本发明的一种多功能添加剂,按质量百分比包括的组成有:2%-15%磷酸三酯、5%-40%邻苯二甲酸酯和45%-75%高级脂肪酸甲酯;本发明的制备方法,包括以下步骤:称取各原料;混合搅拌均匀即可。本发明的制备方法简单,可用于制备煤矿用加固材料,材料具有低于100℃的最高反应温度,基本不降低材料的力学性能,且改善了材料的韧性。
【IPC分类】C09K8/467
【公开号】CN105154042
【申请号】CN201510540949
【发明人】王继勇, 于维雨, 翟晶, 王玉超, 郭建明, 孔令坡, 陈杨, 单体霞, 马磊
【申请人】煤炭科学技术研究院有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月28日
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