[發明專利]一種用于破碎煤體加固的注漿材料

有效

• 申請號: 201110376459.8
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102492405A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王檔良;隋旺華;姜振泉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C09K8/508
• 分類號: C09K8/508
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種對強度比較低的破碎煤巖體的注漿加固材料，特別是一種用于破碎煤體加固的注漿材料。

背景技術

破碎煤巖是工作面開采和巷道掘進中經常遇到的工程難題。我國破碎頂板煤層所占比例重大，根據對38個主要礦務局的調查，屬于破碎頂板（相當于頂板分類中的1類頂板）的煤層儲量占這些局的54.5％。因此，在回采工作面極易產生冒頂事故。煤巖體巷道在開采和掘進過程中，一般存在以下安全問題：①在煤巖體嚴重破碎地段，巷道頂煤和部分直接頂在全巷道寬度上冒落，片幫深度大，施工難度大，安全狀況差，易造成事故；②巷道頂部冒落后形成空洞，積存大量瓦斯，給通風和瓦斯管理帶來很多困難，存在事故隱患；③在冒落空洞內施工木垛勾頂作業極其危險，局部施工的木垛接頂效果差或不接頂，支架因頂梁空支處于失穩狀態，在迎頭冒頂時，易造成支架砸壞或推垮。

對破碎煤巖進行有效處理，通常的處理方法一種是增加支護材料，另一種就是注水泥漿。增加支護材料對采煤支架的移動帶來很大的影響，又不能從根本上解決冒頂問題；水泥漿又因其可注性差等工程性質影響，而達不到注漿加固效果。所以，尋找新注漿達到加固煤巖具有重要的研究意義。

目前，用于破碎煤體加固的化學注漿材料(如雙組分的聚亞膠脂注漿材料)，其在使用過程中存在以下3個方面的問題：

1）粘度高，流動性差，只適合于破碎煤體工作面迎頭局部短距離（<5m）的注射注漿，不適合在回風巷和進風巷的長鉆孔注漿。針對大工作面的整體注漿，其加固效果大大受到限制；

2）價格昂貴，目前市場價格在3萬—4萬/噸之間，不適合工作面的注漿量較大的破碎煤體加固工程應用。

3）需要專門的進口注漿機具。

4）其他類別注漿材料存在易燃、易爆的潛在危險。

發明內容

本發明的目的是要提供一種：加固煤礦破碎煤體時價格低廉、環保、高強、安全的用于破碎煤體加固的注漿材料。

本發明的目的是這樣實現的：該注漿材料，由A溶液和B溶液兩種溶液組成；其中A溶液為聚硅溶液，包括：脲醛樹脂和硅溶膠，按質量比2:1配合，在20~30攝氏度溫度條件下混合生成質量濃度為30～45%的乳白色聚硅溶液，再加入聚硅溶液特制增韌劑4%，作為注漿材料的主液；所述的脲醛樹脂的固含量為35～40%，摩爾比小于1.5，游離甲醛含量≤3mg/100g的E₀級環保脲醛樹脂；所述的硅溶膠的質量濃度為30～40%，硅溶膠PH值8～9，平均粒徑7～24nm，比表面積140～400m²/g，粘度17～20cp；

B溶液為固化劑，包括氯化鈣和氧化淀粉，其中氯化鈣的純度為90%，分別向氯化鈣和氧化淀粉中加入純凈水拌制成水溶液，氯化鈣水溶液的質量濃度為4%~10%；氧化淀粉的水溶液的質量濃度為5%~12%，按1:1質量配比，在常溫下混合；

A溶液和B溶液的質量比為4：1～5：1。

有益效果，由于采用了上述方案，脲醛樹脂膠體是高度分散的分散體系,其分散粒子尺寸在0.1???????????????????????????????????????????????～10??之間。由于膠體的粒子有很大的比表面,?體系的自由能也很高,?所以,?粒子有自動聚集以降低體系表面能的趨勢,?屬熱力學不穩定體系,?而其穩定性取決于粒子之間的吸引力和排斥力。粒子碰撞有兩種結果,?一種是斥力大于引力,?溶膠仍保持原狀,?另一種是引力大于斥力,?引起聚結,?所以在粒子濃度很低,?達不到一定的表面積和表面能時,?不會自動發生聚結,?在不含電解質或電解質濃度很低的溶膠內,?溶膠粒子間的排斥力足以阻止粒子間自動聚集,?從而保持原狀。相反,?若以上兩種濃度達到某種匹配,?就會出現聚結仍致凝固。