一种用于加固的注浆材料及其制备方法与流程

本发明涉及注浆加固材料，具体是指一种用于加固的注浆材料及其制备方法。

背景技术：

1、煤矿开采过程中，经常因为矿床及顶板的强度不达标发生顶板脱落、冒顶、坍塌等事故，因此必要高度重视对矿床及顶板的加固工作。使用矿用注浆材料对煤岩体进行注浆加固，是煤矿开采过程中一种非常有效的加固手段。一般通过将矿用注浆加固材料注入煤层中的岩层裂缝中，使得岩层裂缝将牢牢锚固在一起，防止岩块间的相对移动，达到煤岩体的加固，从而实现对矿床及顶板的加固工作。

2、在煤矿注浆领域中，聚氨酯类注浆加固材料由于具有力学性能优异、固化时间可控、浆液渗透性能好等诸多优点而被广泛应用。但是聚氨酯类注浆加固材料其阻燃性能差、表面电阻高，这严重威胁到煤矿的安全生产，纯聚氨酯注浆材料的氧指数(loi)为25.7％，表面电阻高达1.6×1013ω，因此其使用起来具有较大的局限性。近年来，研究发现通过水玻璃和聚氨酯制备的复合注浆材料具有良好的阻燃性能，同时可以降低注浆成本。但是由于水玻璃与异氰酸酯双组分浆液的水相与油相亲和力差，制备得到的注浆材料有机相与无机相间的相容性不好，从而导致力学强度较低。另一方面，固结体的抗静电能力也有待提高。

3、我国安全生产监督总局发布的安全生产行业标准aq1089-2011中规定，煤矿加固煤岩体用高分子注浆材料固结后的抗压强度不低于40mpa，抗拉强度不低于15mpa，粘结强度不低于3mpa。在聚氨酯注浆加固材料制备中往往包含各种助剂，导致材料固结后的强度达不到上述要求。因此，还需要对聚氨酯注浆加固材料进行增强改性。

4、此外，由于聚氨酯注浆加固材料中有机成分含量较高，一些微生物会在这些有机成分上不断滋生、繁殖，并将这些有机成分不断降解，且微生物的代谢产物还会对这些有机成分造成破坏，严重影响聚氨酯注浆加固材料的质量，最终影响聚氨酯注浆加固材料的加固效果。

5、因此，如何解决现有聚氨酯注浆加固材料使用中存在的问题，是聚氨酯注浆加固材料能否广泛应用于煤矿中矿床及顶板加固作业的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种相容性好，且力学性能优异，具有抗静电和抗菌能力的用于加固的注浆材料。

2、本发明的另一个目的在于提供上述用于加固的注浆材料的具体制备方法。

3、本发明通过下述技术方案实现：一种用于加固的注浆材料，由a组分和b组分构成；所述a组分为异氰酸酯、稀释剂、乳化剂、超细立体银锌超细粉末；所述b组分为水玻璃、聚丙烯短纤维、超细立体银锌超细粉末；所述a组分与b组分的体积比1：1。

4、本技术方案的工作原理为，提供了一种提高有机/无机相亲和力、提高加固材料力学强度、提高加固材料抗静电和抗菌能力的聚氨酯注浆加固材料，通过添加乳化剂有效降低油水界面张力，通过添加聚丙烯短纤维显著提高聚氨酯注浆材料的抗拉强度、抗压强度、粘接强度等力学性能；通过添加超细立体银锌超细粉末提高聚氨酯加固材料抗静电和抗菌能力。

5、为更好的实现本发明，进一步地，所述a组分中，各组分含量按质量百分比计，具体为：异氰酸酯82％-93％、稀释剂6％-14％、乳化剂1％-4％、超细立体银锌超细粉末0.1％-1％。

6、为更好的实现本发明，进一步地，所述b组分中，各组分含量按质量百分比计，具体为：水玻璃95％-99％、聚丙烯短纤维1％-5％、超细立体银锌超细粉末0.1％-1％。

7、为更好的实现本发明，进一步地，所述异氰酸酯为多甲基苯基多异氰酸酯、二苯甲基二异氰酸酯、环已基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯的任意一种或任意两种及两种以上的混合物。

8、为更好的实现本发明，进一步地，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯。

9、为更好的实现本发明，进一步地，所述乳化剂为sd-502硅油乳化剂。

10、为更好的实现本发明，进一步地，所述水玻璃中硅酸钠的质量分数为40％-55％。

11、为更好的实现本发明，进一步地，所述聚丙烯短纤维的长度为4.0mm～10.0mm，直径为14.0μm，断裂强度不小于10cn/dtex，初始模量不小于220cn/dtex。

12、为更好的实现本发明，进一步地，所述超细立体银锌超细粉末的颗粒直径为0.5～2μm。

13、上述用于煤矿岩体加固的注浆材料的制备方法，包括以下步骤：

14、(1)制备组分a：将异氰酸酯、稀释剂、乳化剂、以及超细立体银锌超细粉末混合后进行搅拌，搅拌速度150～250r/min，搅拌5～20min，待混合均匀后，得到浆液状的组分a，待用；

15、(2)制备组分b：将异氰酸酯、稀释剂、乳化剂、以及超细立体银锌超细粉末混合后进行搅拌，搅拌速度150～250r/min，搅拌5～10min，待混合均匀后，得到浆液状的组分b，待用；

16、(3)将组分a与组分b利用双液注浆机，按体积比1：1混合，在常温、2～5mpa的压力下进行混合即得。

17、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

18、本发明提供的注浆材料能够有效降低油水界面张力，且其抗拉强度、抗压强度、粘接强度等力学性能均有显著提高，而且具有良好的抗菌和抗静电能力，能够较好用于煤矿岩体、隧道岩体、水电站等的加固作业中，保障煤矿的矿床及顶板的强度，避免或极大程度降低煤矿发生顶板脱落、冒顶、坍塌等事故，能够有效提高煤矿的作业安全程度，使得煤矿开采过程能够安全顺利实施；本发明提供的注浆材料其固结体性能优异，操作容易完成，有利于大规模使用。

技术特征：

1.一种用于加固的注浆材料，其特征在于，由a组分和b组分构成；所述a组分为异氰酸酯、稀释剂、乳化剂、超细立体银锌超细粉末；所述b组分为水玻璃、聚丙烯短纤维、超细立体银锌超细粉末；所述a组分与b组分的体积比1：1。

2.根据权利要求1所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述a组分中，各组分含量按质量百分比计，具体为：异氰酸酯 82%-93%、稀释剂 6%-14%、乳化剂 1%-4%、超细立体银锌超细粉末 0.1%-1%。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述b组分中，各组分含量按质量百分比计，具体为：水玻璃 95%-99%、聚丙烯短纤维 1%-5%、超细立体银锌超细粉末 0.1%-1%。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多甲基苯基多异氰酸酯、二苯甲基二异氰酸酯、环已基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯的任意一种或任意两种及两种以上的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述乳化剂为sd-502硅油乳化剂。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述水玻璃中硅酸钠的质量分数为40%-55%。

8.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述聚丙烯短纤维的长度为2.0mm~20.0mm，直径为5~20μm，断裂强度不小于10cn/dtex，初始模量不小于220cn/dtex。

9.根据权利要求1或2所述的一种用于加固的注浆材料，其特征在于，所述超细立体银锌超细粉末的颗粒直径为0.2~5μm。

10.根据权利要求1~9任一项所述的用于煤矿岩体加固的注浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于加固的注浆材料，由A组分和B组分构成；A组分为异氰酸酯、稀释剂、乳化剂、超细立体银锌超细粉末；B组分为水玻璃、聚丙烯短纤维、超细立体银锌超细粉末；A组分与B组分的体积比1：1。本发明提供的注浆材料能够有效降低油水界面张力，且其抗拉强度、抗压强度、粘接强度等力学性能均有显著提高，而且具有良好的抗菌和抗静电能力，能够较好用于煤矿岩体、隧道岩体、水电站等的加固作业中，保障煤矿矿床及顶板强度，避免或极大程度降低煤矿发生顶板脱落、冒顶、坍塌等事故，能够有效提高煤矿作业安全程度，使得煤矿开采过程能够安全顺利实施；另外本发明提供的注浆材料其固结体性能优异，操作容易完成，有利于大规模使用。

技术研发人员：曲云鹏,梁钊,魏玉琳,李万春,杨丹,李慧琴
受保护的技术使用者：无边界（苏州）新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13