[發明專利]煤礦加固煤巖體用聚氨酯加固材料

在審

• 申請號: 201410382848.5
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105330814A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 陳育強
• 申請（專利權）人: 上海茨夫新型建筑材料有限公司
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/50;C08K5/103;C08K5/5333;C08K5/19;C08K5/521;C08J9/08
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技術領域

本發明涉及煤巖體化學注漿加固技術領域，具體是一種用于煤礦行業中對煤（巖）體進行粘結加固的聚氨酯材料。

背景技術

煤礦井下采掘施工過程中，由于地質構造、原生裂隙及由于采動壓力的影響等形成的破碎煤巖體，往往引起巷道圍堰、頂板、工作面等尤其是松散煤（巖）體極易塌冒，影響安全生產。特別是隨著大型綜合采挖設備的普及，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。國外20世紀70年代就已廣泛使用了化學注漿加固技術，如德國、法國、俄羅斯等國開發了多種化學加固材料和配套施工機具，化學注漿加固材料年消耗量在幾百到數千噸，已作為常規技術應用于煤礦日常生產。化學注漿加固技術能及時地改變圍巖的松散結構，提高巖體的整體強度，從而提高施工速度，保證工作面的正常接替，值得煤礦在過斷層等異常情況時應用。此外，在煤炭生產的其它環節，如：采煤面的片幫、冒頂等類似情況，也可應用該技術進行治理。因此注化學漿加固技術是確保礦井生產安全的一項實用支護技術。井下環境特殊，要求所采用的灌注材料具有與煤體粘性好、有效固結范圍大，形成的固結體有一定強度、封閉性好、質輕、化學性質穩定等特點。由于加固用聚氨酯材料可滿足以上特性，近年來，國內外學者對加固用聚氨酯材料進行了大量的研究，并應用于松散煤體的加固，取得良好效果，解決了礦井生產的難題。不過現用的聚氨酯加固材料還存在著價格較高、易燃、燃燒時產生大量有毒氣體的缺點，所以研究一種新型的聚氨酯加固材料是十分必要的，也必將取得良好的社會效益和經濟效益。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有聚氨酯加固材料存在價格高、易燃、燃燒時產生大量有毒氣體、性能不穩定問題，而提供一種新型的聚氨酯加固材料，以滿足煤礦安全生產的需求。

煤礦加固煤巖體用聚氨酯加固材料，由各自獨立的A組分和B組分組成，且A組分與B組分的體積比為1︰1，其中A組份由聚醚多元醇、催化劑、阻燃劑和抗靜電劑組成，B組份為多亞甲基多苯基多異氰酸酯。

作為優選實施例，聚醚多元醇的官能團為2-4、羥值為280-560、分子量為300-600，催化劑由有機鉍BiCATR8118(M)、BiCATR8108(M)、BiCATR8106(M)和反應型N,N-雙(3-二甲氨基丙基)-N-二異丙醇胺、ALLChem325組成，阻燃劑由四溴鄰苯二甲酸二乙二醇丙二醇二酯TBPADO、N,N雙（2-羥乙基）氨甲基膦酸二乙酯BHAPE、鹵代聚醚多元醇IxolM125、IxolB251、磷酸酯二醇OP550、OP560和鹵代磷酸酯FR-780、FR-300組成，抗靜電劑由季銨鹽陽離子BNKES81、EA87和十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽SN組成。

本發明所述的煤礦加固煤巖體用聚氨酯加固材料的制備方法，包括如下步驟：

A組份的制備：將稱量好的聚醚多元醇在攪拌的狀態下加入到反應釜中，負壓0.1-1MPa室溫下除水0.5～1h.后，接著繼續加入稱量好的阻燃劑和催化劑及抗靜電劑，最后常溫常壓攪拌混合0.5～1h.直到所投物料全部溶解混合均勻，即可裝桶；

將A組份和B組份按體積比為1:1混合均勻，即得到煤礦用聚氨酯加固材料。

所述的A組分由聚醚多元醇50～90wt%、催化劑0.1～2.5wt%、阻燃劑10～30wt%、抗靜電劑0.1～2wt%等組成的混合物。

所述的B組分為多亞甲基多苯基異氰酸酯，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。

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280～560mgKOH/g的聚醚多元醇，如DL-400、JH303、MV500、GY-420、JH305等復合而成。

所述的催化劑是由環保型有機鉍BiCAT8118(M)、BiCAT8108(M)、BiCAT8106(M)和反應型N,N-雙(3-二甲氨基丙基)-N-二異丙醇胺、ALLChem325按照1︰0.1～2的質量比復合而成的。

所述的阻燃劑是由四溴鄰苯二甲酸二乙二醇丙二醇二酯TBPADO、N,N雙（2-羥乙基）氨甲基膦酸二乙酯BHAPE、鹵代聚醚多元醇IxolM125、IxolB251、磷酸酯二醇OP550、OP560和鹵代磷酸酯FR-780、FR-300等不少于一種復合而成。

抗靜電劑是陽離子型抗靜電劑，優選長鏈烷基季銨鹽類抗靜電劑。BNKES81、EA-87、十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽SN等不少于一種復合而成。