[發(fā)明專利]煤礦用聚氨酯加固和充填材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210000147.1
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102558498A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 陳守東;趙鑫;陳璐;楊月華
• 申請（專利權）人: 山西兆信生物科技有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/48;C08G18/42;C08K5/521;C08K5/5333;C08K5/17;C08J9/14;C08L75/06;C08L75/08
• 代理公司: 太原華弈知識產(chǎn)權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于煤礦及相關行業(yè)中對煤（巖）體進行粘結加固和充填的材料，更具體地說是涉及一種聚氨酯加固和充填材料。

背景技術

在礦山壓力作用下，巷道圍堰、頂板、工作面等尤其是松散煤（巖）體極易塌冒，給生產(chǎn)安全帶來隱患。特別是隨著大型綜采設備的普及，煤礦開采過程中需要對開采巷道、硐室、工作面和頂板等進行維護。

注漿技術從20世紀50年代以來，已廣泛應用于各類巖土工程。注漿材料分為水泥類和化學類材料，分別用于不同的工程類型。20世紀70年代，德國、美國、獨聯(lián)體、法國、波蘭等采煤技術先進國家先后開發(fā)了化學注漿材料用于加固煤巖體和井下防火、堵漏風。德國、美國以聚氨酯材料為主，獨聯(lián)體、法國、波蘭主要使用脲醛樹脂。材料年消耗量均在數(shù)千到上萬噸以上，有效改善了破碎煤巖體的整體穩(wěn)定性，為礦井安全和高效生產(chǎn)提供了保障。

20世紀70年代以后，隨著我國水利水電工程的迅猛發(fā)展，我國巖土注漿技術也已得到廣泛應用。化學漿液有：環(huán)氧類、聚氨酯類、丙烯酰胺類、甲醛樹脂類、水玻璃類等。但上述材料不能直接應用到礦山，特別是不能滿足煤礦井下生產(chǎn)的需要。主要表現(xiàn)為以下幾點。

1、煤礦井下環(huán)境潮濕，直接影響增水材料的使用。

2、加固后的破碎煤巖體要受一次甚至多次劇烈的采動礦山壓力影響，材料固結后的體積收縮、粘結強度及抗壓強度要求高。

3、生產(chǎn)安全要求，使用的加固材料必須具備高閃點、阻燃特性。

4、井下通風空間有限，要求材料析出的有害成分嚴格，以防對礦井造成污染。

5、井下破碎煤巖體雖有原生或采動影響形成的裂隙，但裂隙寬度小，難以采用無機類加固材料。

6、材料應具有速凝特性，實現(xiàn)化學加固與采掘施工快速推進相結合。

7、在煤礦掘進過程中以及回采作業(yè)遇到斷層時，不可避免地會產(chǎn)生冒落，并在架后形成冒落孔洞，經(jīng)常造成瓦斯積聚，需要有發(fā)泡材料進行充填。

我國煤礦通常采用在冒落地點架木垛、填砂漿等方法進行處理，但這些方法費時、費力、施工難度大，且不能保證真正消除事故隱患。因此，開發(fā)為煤礦井下加固、充填、密閉使用的泡沫材料很有必要，也必將取得很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種煤礦用聚氨酯加固和充填材料，以滿足煤礦安全生產(chǎn)的需求。

本發(fā)明提供的煤礦用聚氨酯加固和充填材料為雙組份材料，由各自獨立的A組分和B組分分別組成，且A組分與B組分的質量比為1～2︰1。

所述的A組分為多亞甲基多苯基異氰酸酯（PAPI），是一種官能度大于2的異氰酸酯與二苯基甲烷二異氰酸酯組成的混合物。

所述的B組分由聚醚多元醇33～70wt%、聚酯多元醇0～40wt%、復合催化劑0.1～1.5wt%、復合阻燃劑6～30wt%、發(fā)泡劑0～15wt%、穩(wěn)定劑0.5～2.5wt%、穩(wěn)泡劑0.5～10wt%、抗靜電劑0.1～5wt%、增塑劑5～25wt%混合，在30～50℃攪拌反應0.5～2小時得到。

其中，所述的聚醚多元醇為不少于一種的官能度2以上的羥值為350～400mgKOH/g的聚醚多元醇，如DL-400、DV-125、YD-4450、YD-982等。

所述的聚酯多元醇為羥值300～350mgKOH/g的芳香族聚酯多元醇及改性芳香族聚酯多元醇中的一種或一種以上的混合物，如YZ-350、YZ-320等。

所述的復合催化劑是由叔胺類催化劑與有機錫類催化劑按照10︰0.8～1.1的質量比復合而成的，其中，所述的叔胺類催化劑可以是N,N-二甲基環(huán)己胺、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺等，所述的有機錫類催化劑可以是二月桂酸二正辛基錫、辛酸亞錫、二醋酸二丁基錫等。

所述的復合阻燃劑是由三(β-氯乙基)磷酸酯（TCEP）與甲基膦酸二甲酯（DMMP）按照1︰2～5的質量比復合而成的。

所述的發(fā)泡劑使用物理發(fā)泡劑，如二氯甲烷、氟氯碳化物類或它們的混合物。

所述的穩(wěn)定劑為有機硅油均泡劑或有機烯類化合物，或者它們的混合物。

通常，加入的抗靜電劑是陽離子型抗靜電劑，優(yōu)選長鏈烷基季銨鹽類抗靜電劑。

本發(fā)明的增塑劑優(yōu)選苯二甲酸酯類增塑劑，如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯等。事實上，作為復合阻燃劑成分之一的甲基膦酸二甲酯（DMMP）本身也具有增塑劑的作用，也是一種增塑劑。

本發(fā)明使用三乙醇胺作為穩(wěn)泡劑。