煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物及其使用方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明提供一種煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物及其使用方法和用途。本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物可以作為一種新型安全封堵加固材料，特別適合用于煤礦的封堵加固，是防水、防火、防瓦斯、防坍塌、防事故的最佳材料。
【專利說明】煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物及其使用方法和用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物及其使用方法和用途。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于煤礦安全生產(chǎn)的需要，科研人員和企業(yè)研究煤礦用發(fā)泡、填充、加固等可膨脹的發(fā)泡材料。有機(jī)發(fā)泡材料被用在煤礦上還是嘗試性的。所用的有機(jī)發(fā)泡材料主要是聚苯乙烯發(fā)泡材料，聚氯乙烯發(fā)泡材料，聚氨酯發(fā)泡材料、酚醛樹脂發(fā)泡材料以及其他高分子有機(jī)料。有機(jī)材料用在煤礦中解決瓦斯聚集、預(yù)防瓦斯起火以及阻斷火源、防火、滅火顯然是非常危險(xiǎn)的。首先，有機(jī)材料在發(fā)泡固化過程中，會(huì)產(chǎn)生80-100°C高溫，并釋放有害氣體。有些有機(jī)材料(如聚氨酯發(fā)泡材料、酚醛樹脂發(fā)泡材料)，發(fā)泡體自身就有悶燒現(xiàn)象，遇到火災(zāi)是無能為力的，更不用說用其解決煤層的悶燒自燃問題。其次，有機(jī)材料成本過高(10000-38000元/噸)，封堵充填大型巷道動(dòng)輒幾千萬甚至上億元，煤礦難以承受。
[0003]簡言之，有機(jī)材料價(jià)格高、可燃、有毒、不防火，因此不能適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)需要。
[0004]近年來，人們將無機(jī)發(fā)泡材料列為探索對(duì)象，進(jìn)行了深入研究。如河北工業(yè)大學(xué)科研人員，研究用現(xiàn)澆泡沫水泥發(fā)泡代替有機(jī)材料試圖用于煤礦，多數(shù)指標(biāo)合格，但發(fā)泡時(shí)間、固化速度達(dá)不到要求。
[0005]現(xiàn)澆泡沫水泥、泡沫玻璃等無機(jī)材料具有“不可塑性”。一經(jīng)發(fā)泡，便不可再移動(dòng)，更不能隨意噴射，而且發(fā)泡持續(xù)時(shí)間長(30分鐘以上)，需要較長時(shí)間(60分鐘以上)保持原狀固化時(shí)間長，不可控。此外，發(fā)泡后既不可攪拌噴流，也不能噴射注射。然而，煤礦中形狀各異的煤層、大小不同的空隙、長短不一的巷道，沒有靈活可控的注漿材料是不行的。
[0006]水泥發(fā)泡體、玻璃發(fā)泡體等雖然是無機(jī)材料，但發(fā)泡后不能隨意挪動(dòng)，等待成型后是堅(jiān)硬的塊狀材料，不能像漿料那樣充填注入到煤礦空隙使用，從而解決不了在細(xì)小空隙的注入封堵、充填加固等問題，也解決不了大型巷道快速充填問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛深入的研究，最終得到本發(fā)明。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的使用方法。
[0010]本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供上述煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的用途。
[0011]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供使用上述煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物制成的構(gòu)件。
[0012]本發(fā)明解決了現(xiàn)有無機(jī)發(fā)泡材料發(fā)泡固化時(shí)間長、不可塑、不可移動(dòng)的問題。本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物可注漿，也可做密閉墻，還可以噴射加注到各種空隙、孔洞。本發(fā)明徹底解決了其它無機(jī)材料解決不了的注入封堵、充填加固以及大型巷道快速充填等問題。
[0013]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物不但具有可塑性、可移動(dòng)性，發(fā)泡固化時(shí)間快、固化時(shí)間短，而且時(shí)間長短可控、噴流硬度可控。這種材料屬于無機(jī)材料中最環(huán)保、最佳組合的復(fù)合體，不燃、防火，無毒、環(huán)保，物美、價(jià)廉。
[0014]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，在煤礦不同環(huán)境下，直接用于巷道冒頂、加固、填充孔洞、封閉密閉墻等實(shí)際應(yīng)用，都達(dá)到了預(yù)期效果。其起泡較快(3分鐘)、固化快(10分鐘完成)、續(xù)接作業(yè)性好(可連續(xù)進(jìn)行，先做先固化)，固定配比，無需現(xiàn)場人為改動(dòng)或勾兌操作簡便輸出流量和壓力較大，處理問題及時(shí)快速，適合井下安全生產(chǎn)需要。發(fā)泡液體通過注漿設(shè)備，注入到圍巖體裂隙或松散體中，使其在較短時(shí)間內(nèi)固結(jié)硬化并在煤巖體中形成梳狀、網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，把原來破碎的、松散的、不連續(xù)的受力體膠結(jié)成連續(xù)的、完整的高強(qiáng)受力體，從而在結(jié)構(gòu)上修復(fù)其缺陷，提高煤巖體圍巖本體的力學(xué)性能，如結(jié)構(gòu)承載力、剪切力、防滲漏性等。
[0015]因此，本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物是為了提高煤礦井下密閉充填的施工速度，提高安全生產(chǎn)效率而研發(fā)的。它是由多種無機(jī)納米材料化合物經(jīng)過復(fù)配加入發(fā)泡劑、固化劑等通過物理反應(yīng)預(yù)制成的泡沫體，該泡沫體重量輕、密閉性能好。
[0016]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，所述組合物由A料和B料組成:
[0017]其中，所述A料包含:70-96重量份的硅鈣粉；15_16重量份的金屬氧化物粉；265-275重量份的中性礦物質(zhì)粉；9-10重量份的碳酸鋰；9_12重量份的快干粉；495_515重量份的娃酸?丐;34-80重量份的石膏粉；35-55重量份的偶聯(lián)劑；以及，
[0018]所述B料包含:46-55重量份的氯化鈉；50_67重量份的礦黏合劑；72_110重量份的發(fā)泡劑；750-780重量份的中性水。
[0019]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的A料中，所述硅鈣粉、硅酸鈣粉二者作為基礎(chǔ)材料，構(gòu)成硅鈣質(zhì)混合物微膨脹主體。這些組合而成的超細(xì)粉末混合形成泡核，發(fā)泡，其體積密度< 180 kg /cm3(允許范圍< 350 kg /cm3)、導(dǎo)熱系數(shù)< 0.60ff/(m.K)(允許范圍< 1.0Off/(m.K)),指標(biāo)均在允許范圍之內(nèi)。
[0020]優(yōu)選地,所述娃I丐粉的粒徑為約50 μ m?68 μ m,更優(yōu)選約51 μ m?約63 μ m,最優(yōu)選 62 μ m。
[0021]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的A料中，所述金屬氧化物粉的粒徑為約52 μ m?約65 μ m,更優(yōu)選約53 μ m?約63 μ m,最優(yōu)選約62 μ m。
[0022]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的A料中，所述中性礦物質(zhì)粉是鈣粉，所述中性礦物質(zhì)粉的粒徑為約60 μ m?約85 μ m,優(yōu)選約62 μ m?約80 μ m,最優(yōu)選約76 μ m0
[0023]所述石膏粉的粒徑為13 μ m?約55 μ m，優(yōu)選約15 μ m?約53 μ m，最優(yōu)選約51 μ m0
[0024]所述娃酸I丐的粒徑為3 μ m?約32 μ m，優(yōu)選約15 μ m?約30 μ m，最優(yōu)選約28 μ m。
[0025]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物中，所述氯化鈉、碳酸鋰、礦黏合劑、快干粉的粒徑各為約26 μ m?約32 μ m，最優(yōu)選約28 μ m。
[0026]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的A料中，所述快干粉可以是工業(yè)級(jí)快干粉。
[0027]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的A料中，所述偶聯(lián)劑配加后起到保護(hù)泡沫孔完整均勻的作用。優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑可以是硅烷、鋁酸酯，優(yōu)選是硅烷。
[0028]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的B料中，優(yōu)選地，所述礦黏合劑可以是硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰，最優(yōu)選是硅酸鈉。
[0029]在本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的B料中，所述發(fā)泡劑使聚合物小顆粒含大量微泡，變成珠粒狀。優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑可以是偶氮二甲酰胺(DAC)、正戊烷、石油醚，更優(yōu)選是偶氮二甲酰胺(DAC)、石油醚，最優(yōu)選是偶氮二甲酰胺(DAC)。
[0030]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物可以作為一種新型安全封堵加固材料，用于煤礦的封堵加固，是防水、防火、防瓦斯、防坍塌、防事故的最佳材料。
[0031]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供上述煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的使用方法，其包括:
[0032]在0°C _60°C下，在一非金屬容器中混合A料各組分，攪拌均勻，備用；
[0033]在0°C -60°C下，在另一容器中以中性水、氯化鈉、礦黏合劑、發(fā)泡劑的順序依序加入B料各組分，攪拌至顏色均勻?yàn)橹?，備用?br> [0034]在A料容器中加入B料，迅速攪拌混合，攪拌時(shí)間不得超過5分鐘，優(yōu)選1-3分鐘，即得充填、加固材料。
[0035]在本發(fā)明的方法中，在溫度0°C以上且60°C以下的環(huán)境下進(jìn)行，(該材料復(fù)配混合中不產(chǎn)生熱量)。
[0036]在溫度0°C以上且60°C以下的環(huán)境下進(jìn)行，該材料為物理發(fā)泡，發(fā)泡過程中不產(chǎn)生熱量。
[0037]在混合A料各組分的步驟中，可以在潔凈的直徑為300mm且深度為550mm的非金屬容器中加入A料中的各個(gè)組分。由于都是粉狀物質(zhì)，不產(chǎn)生反應(yīng)變化，因此加入不分先后順序，攪拌均勻即可。放置備用，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)。
[0038]在混合B料各組分的步驟中，可以在另一個(gè)容器中分別加入B料的各個(gè)組分(先加入粗料、粉狀料，再加細(xì)料、液體料)然后攪拌60秒至90秒，攪拌至顏色均勻?yàn)橹箓溆谩７胖脗溆?，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)。
[0039]在A料容器中加入B料復(fù)配混合。迅速攪拌混合，攪拌時(shí)間不得超過5分鐘。成為即用料:充填、加固材料。
[0040]攪拌1-5分鐘，立即進(jìn)入發(fā)泡階段，從初始發(fā)泡到初凝固化，時(shí)間為3-5分鐘，硬度強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，到10個(gè)小時(shí)達(dá)到峰值，可高于9兆帕(MPa)。
[0041]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物可以用于以下用途，特別是在煤礦中的以下用途:
[0042]1、用于巷道快速施工、密閉、加固，特別是用于煤礦巷道快速施工、密閉、加固；
[0043]2、封堵在生產(chǎn)工作面的上、下隅角:根據(jù)上隅角空洞大小，無需人工用力塞進(jìn)而自動(dòng)滲入孔隙，堵塞隨著采動(dòng)形成的上隅角巷道變形區(qū)角，由此防止采空區(qū)瓦斯涌出，該種材料越受擠壓，其密封性能越好；
[0044]3、充填空洞:經(jīng)過發(fā)泡，滿填發(fā)泡壓入空洞，不留死角，起到支護(hù)和充填的作用，由此當(dāng)用在煤礦中時(shí)，可以驅(qū)趕瓦斯、防止瓦斯聚集；
[0045]4、快速構(gòu)筑密閉墻:根據(jù)施工巷道斷面尺寸，確定大概需要多少立方的密閉材料，再根據(jù)施工條件和要求，填充成合適設(shè)計(jì)要求的單元體密閉墻；
[0046]5、特別是用于廢舊巷道充填，特別是煤礦采空區(qū)的廢舊巷道充填，充分解決煤礦的疑難問題。
[0047]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物可以制成各種構(gòu)件。根據(jù)其用途，所述構(gòu)件可以形成各種形狀。例如，在封堵在生產(chǎn)工作面的上、下隅角時(shí)，可以形成為上、下隅角空洞的形狀，在充填空洞形成空洞的內(nèi)部形狀，以及在快速構(gòu)筑密閉墻時(shí)，形成合適設(shè)計(jì)要求的單元體密閉墻。
[0048]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物具有以下性能:
[0049]1、優(yōu)良的防火性能:采用本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物作為環(huán)保加固封堵材料，萬一發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不會(huì)燃燒，無毒無味，更不會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧。還會(huì)阻止煤層自燃、消滅火源，阻斷火勢(shì)蔓延。
[0050]2、優(yōu)良的防水性能:采用本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物作為環(huán)保加固封堵材料，具有極好的防水性能，在長期高濕度的地方，仍能保持性能的穩(wěn)定，永遠(yuǎn)不會(huì)粉化或變脆。
[0051]3、強(qiáng)度、硬度可控可調(diào):本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物形成的充填、力口固材料，強(qiáng)度為0.27兆帕(MPa)-9.86兆帕(MPa)，能適應(yīng)不同煤層、不同孔洞、不同密閉墻的采煤支撐、密閉封堵、加固填充等安全生產(chǎn)和安全保障作用。
[0052]4、尺寸穩(wěn)定:本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物采用先進(jìn)的配方，在嚴(yán)密的質(zhì)量控制下生產(chǎn)，濕漲和干縮率為零。在任意干燥、潮濕、高溫、冷凍、風(fēng)化、撞擊等惡劣環(huán)境下，經(jīng)耐候性試驗(yàn)，可保持40年至50年無任何變化。
[0053]5、防潮、防滲漏、隔熱、隔音、保溫，本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物具有優(yōu)異的保溫性能，同時(shí)具有很好的隔音效果，在阻水、堵漏、防瓦斯應(yīng)用方面效果持久可靠。
[0054]6、優(yōu)異的耐久性，采用本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物作為環(huán)保加固封堵材料，無機(jī)材料復(fù)配后，使用壽命更長，可與巖石同步。
[0055]7、防毒，防火，耐酸堿，永不腐蝕，耐高低溫(_40°C -800°C )，不會(huì)遭悶燒、高溫、
水、潮氣等損害，可保證有永久的使用壽命。
[0056]8、可在水中漂浮發(fā)泡固化。發(fā)泡固化是橫向縱向輻射性擴(kuò)散。因此適合煤礦堵水、防水以及透水預(yù)防和施工搶修。
[0057]9、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T8624-2012、Q/ZCHB01-2014。
[0058]10、關(guān)鍵數(shù)值。發(fā)泡時(shí)間3-3.5分鐘達(dá)到最大發(fā)泡倍數(shù)(每噸可發(fā)5 —10方);初步固化時(shí)間3-5分鐘，30-50分鐘發(fā)泡體固化完成，硬度強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，到10個(gè)小時(shí)達(dá)到峰值；導(dǎo)熱系數(shù)< 0.052 ;碳化系數(shù)> 0.80 ;吸水率< 5% ;抗壓強(qiáng)度可控制在為0.27兆帕(MPa)-9.86兆帕(MPa)之間，隨意調(diào)控；表面干密度根據(jù)需要可控制在160kg/m3-250kg/m3 ；防火性能達(dá)到GB/T8624-2012 Al級(jí)；最高強(qiáng)度完全符合煤礦荷重安全性能O 8.0兆帕(MPa))設(shè)計(jì)要求。
[0059]本發(fā)明所做各種規(guī)格種材料共同特點(diǎn)是無毒環(huán)保、保溫隔熱、阻燃防火、強(qiáng)度可調(diào)、時(shí)間可控、流體可塑。且本發(fā)明3-5分鐘發(fā)泡固化，(TC可發(fā)泡，固化強(qiáng)度可控制?？捎脟姌屪⑸?、注入到任何空間，并且可以遠(yuǎn)距離10-30米注入。

【具體實(shí)施方式】
[0060]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，以下實(shí)施方式只以舉例的方式描述本發(fā)明。但這些實(shí)施例并不意味著對(duì)本發(fā)明加以任何限制。很明顯，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變通和修改。需要了解的是，本發(fā)明意欲涵蓋在所附權(quán)利要求書中包括的變通和修改。
[0061]實(shí)施例
[0062]實(shí)施例1
[0063]A料配方(以100g劑量計(jì)算):
[0064]95g硅鈣粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑62 μ m);
[0065]16g氧化鐵(石家莊欒城德信化工有限公司，工業(yè)級(jí)，平均粒徑62 μ m)；
[0066]270g鈣粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑76 μ m);
[0067]1g碳酸鋰(江西銀鋰新能源有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)純度95%，平均粒徑28 μ m)；
[0068]1g快干粉(江西銀鋰新能源有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)，平均粒徑28μπι)；
[0069]51g硅酸鈣(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑28 μ m);
[0070]34g石膏粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑51 μ m)；
[0071]55g硅烷(南京辰工有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)純度99% )。
[0072]B料配方(以100g劑量計(jì)算):
[0073]780g中性水(透明，無雜質(zhì))；
[0074]55g氯化鈉(市場普通工業(yè)用氯化鈉)；
[0075]66g硅酸鈉(遷安市興陽化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)正硅酸鈉，速溶粉狀，硅含量70%，鈉含量29% )；
[0076]99g偶氮二甲酰胺(DAC)(寧波硫華聚合物有限公司生產(chǎn)，純度95% )。
[0077]操作條件:適應(yīng)操作溫度為(TC以上且60°C以下；濕度不受影響。該材料為物理發(fā)泡，發(fā)泡過程中不產(chǎn)生熱量，更不會(huì)自發(fā)熱。
[0078]使用方法:在潔凈的直徑為300mm且深度為550mm的非金屬容器中加入A料中配比的各個(gè)組分。由于都是粉狀物質(zhì)，不產(chǎn)生反應(yīng)變化，因此加入不分先后順序，攪拌均勻即可。放置備用，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)；
[0079]在另一個(gè)容器中分別加入B料配比的各個(gè)組分(先加入中性水、再依次加入氯化鈉、硅酸鈉、偶氮二甲酰胺(DAC)，然后攪拌約65秒，攪拌至顏色均勻?yàn)橹箓溆?。放置備用，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)；
[0080]在A料容器中加入B料復(fù)配混合。迅速攪拌混合,成為即用料:充填、加固材料。
[0081]攪拌5分鐘，立即進(jìn)入發(fā)泡階段，從初始發(fā)泡到初凝固化，時(shí)間為3-5分鐘，硬度達(dá)到0.30兆帕(MPa)，與普通采煤層強(qiáng)度相同；到達(dá)30-50分鐘固化完成，強(qiáng)度達(dá)到9.0兆帕(MPa)(注:該強(qiáng)度是可控可調(diào)的)，恰好適應(yīng)煤礦設(shè)備“38分鐘完成噴漿”的速度。1-10小時(shí)硬度強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，到10個(gè)小時(shí)達(dá)到峰值，最強(qiáng)可達(dá)到9兆帕(MPa)，適合密閉墻、加固巷道強(qiáng)度、支護(hù)作業(yè)(9-20MPa)的需要。
[0082]可根據(jù)做用在作業(yè)面上的實(shí)際需要不同的配比，使其強(qiáng)度、硬度適應(yīng)孔洞、巷道、密閉墻的實(shí)際需要。
[0083]實(shí)施例2
[0084]A料配方(以100g劑量計(jì)算):
[0085]70g硅鈣粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑62 μ m);
[0086]15g氧化鐵(石家莊欒城德信化工有限公司，工業(yè)級(jí)，平均粒徑62 μ m)；
[0087]260g鈣粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑76 μ m);
[0088]1g碳酸鋰(江西銀鋰新能源有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)純度95%，平均粒徑28 μ m);
[0089]1g快干粉(江西銀鋰新能源有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)，平均粒徑28μπι)；
[0090]500g硅酸鈣(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑28 μ m);
[0091]80g石膏粉(井陘縣東泰鈣業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；工業(yè)級(jí)，平均粒徑51 μ m)；
[0092]55g硅烷(南京辰工有機(jī)硅材料有限公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)純度99% )。
[0093]B料配方(以100g劑量計(jì)算):
[0094]780g中性水(透明，無雜質(zhì))；
[0095]55g氯化鈉(市場普通工業(yè)用氯化鈉)；
[0096]66g硅酸鈉(遷安市興陽化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)，工業(yè)級(jí)正硅酸鈉，速溶粉狀，硅含量70%鈉含量29% )；
[0097]99g偶氮二甲酰胺(DAC)(寧波硫華聚合物有限公司生產(chǎn)，純度95% );
[0098]操作條件:適應(yīng)操作溫度為(TC以上且60°C以下；濕度不受影響。該材料為物理發(fā)泡，發(fā)泡過程中不產(chǎn)生熱量，更不會(huì)自發(fā)熱。
[0099]使用方法:在潔凈的直徑為300mm且深度為550mm的非金屬容器中加入A料中配比的各個(gè)組分。由于都是粉狀物質(zhì)，不產(chǎn)生反應(yīng)變化，因此加入不分先后順序，攪拌均勻即可。放置備用，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)；
[0100]在另一個(gè)容器中分別加入B料配比的各個(gè)組分(先加入中性水、再依次加入氯化鈉、硅酸鈉、偶氮二甲酰胺(DAC))，然后攪拌約65秒，攪拌至顏色均勻?yàn)橹箓溆?。放置備用，時(shí)間12個(gè)月以內(nèi)；
[0101]使用方法:在A料容器中加入B料復(fù)配混合。迅速攪拌混合，成為即用料:充填、力口固材料。
[0102]攪拌3分鐘，立即進(jìn)入發(fā)泡階段，從初始發(fā)泡到初凝固化3-5分鐘，強(qiáng)度達(dá)到0.20兆帕(MPa)，與較軟采煤層強(qiáng)度接近。至30-50分鐘強(qiáng)度達(dá)到1.0兆帕(MPa)，恰好適應(yīng)煤礦設(shè)備“38分鐘完成噴漿”煤層加固的速度。1-10小時(shí)固化完成，這段時(shí)間之內(nèi)，可調(diào)控強(qiáng)度和固化速度，以適應(yīng)不同環(huán)境的充填加固需要。
[0103]實(shí)驗(yàn)實(shí)施例
[0104]測(cè)試實(shí)例I制得的產(chǎn)品的性能
[0105]采用計(jì)時(shí)器，觀察發(fā)泡過程和固化時(shí)間。
[0106]用目測(cè)計(jì)時(shí)方法進(jìn)行:發(fā)泡時(shí)間3-3.5分鐘達(dá)到最大發(fā)泡倍數(shù)(每立方米煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，發(fā)泡(膨脹)后，體積可增加10-20倍。每立方米原料可發(fā)泡10-20立方米)；初步固化時(shí)間為3-5分鐘，30-50分鐘發(fā)泡體固化完成，硬度和強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，到10個(gè)小時(shí)達(dá)到峰值；然后測(cè)其強(qiáng)度和其他指標(biāo):
[0107]性能測(cè)試方法及測(cè)試結(jié)果:
[0108]抗壓強(qiáng)度:測(cè)試8塊樣品，強(qiáng)度值自0.27兆帕(MPa)至9.86兆帕(MPa)之間；測(cè)試方法:GB/T 5486-2008。
[0109]導(dǎo)熱系數(shù)..<0.052 ;測(cè)試方法:GB/T 10294-2008。
[0110]碳化系數(shù):> 0.80 ;測(cè)試方法:GB/T 11969。
[0111]吸水率:<5% ;測(cè)試方法 JC/T 647-2005。
[0112]密度:測(cè)試8塊樣品，密度值自160kg/m3至250kg/m3 ;測(cè)試方法:JG/T159-2004。
[0113]防火性能:A1級(jí)，測(cè)試方法:GB/T 8624-2012。
[0114]本發(fā)明的納米級(jí)煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，可以使用非金屬容器混合攪拌，使用本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備(氣動(dòng)力)，噴發(fā)、噴射使用。以保證均勻的注入作業(yè)面、空洞等需要的地方。
[0115]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物應(yīng)即配即用，如需存放，需密閉。
[0116]本發(fā)明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物還可以用于采空區(qū)巷道治理。近年來國家對(duì)于煤礦采空區(qū)的治理一直是個(gè)疑難問題。運(yùn)用本本明的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物對(duì)采空區(qū)巷道治理就可有效解決這個(gè)問題，防止了采空區(qū)的塌陷，也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也減少了人力物力，大大的減少了煤礦安全費(fèi)用。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，所述組合物由A料和B料組成: 其中，所述A料包含:70-96重量份的硅鈣粉；15-16重量份的金屬氧化物粉；265_275重量份的中性礦物質(zhì)粉；9_10重量份的碳酸鋰；9-12重量份的快干粉；495-515重量份的硅酸鈣；34-80重量份的石膏粉；35-55重量份的偶聯(lián)劑；以及， 所述B料包含:46-55重量份的氯化鈉；50-67重量份的礦黏合劑；72_110重量份的發(fā)泡劑；750-780重量份的中性水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，其中，所述硅鈣粉的粒徑為約50 μ m?68 μ m,優(yōu)選約51 μ m?約63 μ m,更優(yōu)選62 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，其中，所述金屬氧化物粉是氧化鐵粉，和/或所述金屬氧化物粉的粒徑為約52 μ m?約65 μ m，優(yōu)選約53 μ m?約63 μ m,更優(yōu)選約62 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，其中，所述中性礦物質(zhì)粉的粒徑是I丐粉,和/或所述中性礦物質(zhì)粉的粒徑為約62 μ m?約85 μ m,優(yōu)選約60 μ m?約80 μ m,更優(yōu)選約76 μ m ;和/或,所述石膏粉的粒徑為13 μ m?約55 μ m,優(yōu)選約15 μ m?約53 μ m,更優(yōu)選約51 μ m ;和/或,所述娃酸I丐的粒徑為3 μ m?約32 μ m,優(yōu)選約15 μ m?約30 μ m,更優(yōu)選約28 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，其中，所述氯化鈉、碳酸鋰、礦黏合劑、快干粉的粒徑各為約26 μ m?約32 μ m,最優(yōu)選約28 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物，其中，所述偶聯(lián)劑是硅烷或鋁酸酯，優(yōu)選是硅烷；和/或 所述發(fā)泡劑是偶氮二甲酰胺(DAC)、正戊烷或石油醚，優(yōu)選是偶氮二甲酰胺(DAC)、石油醚，更優(yōu)選是偶氮二甲酰胺(DAC);和/或 所述礦黏合劑是硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰，最優(yōu)選是硅酸鈉。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物的使用方法，其包括: 在0°C -60°C下，在一非金屬容器中混合A料各組分，攪拌均勻，備用； 在0°C _60°C下，在另一容器中以中性水、氯化鈉、礦黏合劑、發(fā)泡劑的順序依序加入B料各組分，攪拌至顏色均勻?yàn)橹?，備用? 在A料容器中加入B料，迅速攪拌混合，攪拌時(shí)間不得超過5分鐘，優(yōu)選1-3分鐘，即得充填、加固材料。
8.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物用于巷道快速施工、密閉和/或加固的用途，用于封堵在生產(chǎn)工作面的上、下隅角的用途，用于充填空洞的用途，用于快速構(gòu)筑密閉墻的用途，和/或用于廢舊巷道充填的用途。
9.一種構(gòu)件，其使用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的煤礦用無機(jī)發(fā)泡充填加固組合物制成。
【文檔編號(hào)】E21D11/10GK104446624SQ201410696191
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】高萬水 申請(qǐng)人:高萬水