[发明专利]一种用于破碎煤体加固的注浆材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种对强度比较低的破碎煤岩体的注浆加固材料，特别是一种用于破碎煤体加固的注浆材料。

背景技术

破碎煤岩是工作面开采和巷道掘进中经常遇到的工程难题。我国破碎顶板煤层所占比例重大，根据对38个主要矿务局的调查，属于破碎顶板（相当于顶板分类中的1类顶板）的煤层储量占这些局的54.5％。因此，在回采工作面极易产生冒顶事故。煤岩体巷道在开采和掘进过程中，一般存在以下安全问题：①在煤岩体严重破碎地段，巷道顶煤和部分直接顶在全巷道宽度上冒落，片帮深度大，施工难度大，安全状况差，易造成事故；②巷道顶部冒落后形成空洞，积存大量瓦斯，给通风和瓦斯管理带来很多困难，存在事故隐患；③在冒落空洞内施工木垛勾顶作业极其危险，局部施工的木垛接顶效果差或不接顶，支架因顶梁空支处于失稳状态，在迎头冒顶时，易造成支架砸坏或推垮。

对破碎煤岩进行有效处理，通常的处理方法一种是增加支护材料，另一种就是注水泥浆。增加支护材料对采煤支架的移动带来很大的影响，又不能从根本上解决冒顶问题；水泥浆又因其可注性差等工程性质影响，而达不到注浆加固效果。所以，寻找新注浆达到加固煤岩具有重要的研究意义。

目前，用于破碎煤体加固的化学注浆材料(如双组分的聚亚胶脂注浆材料)，其在使用过程中存在以下3个方面的问题：

1）粘度高，流动性差，只适合于破碎煤体工作面迎头局部短距离（<5m）的注射注浆，不适合在回风巷和进风巷的长钻孔注浆。针对大工作面的整体注浆，其加固效果大大受到限制；

2）价格昂贵，目前市场价格在3万—4万/吨之间，不适合工作面的注浆量较大的破碎煤体加固工程应用。

3）需要专门的进口注浆机具。

4）其他类别注浆材料存在易燃、易爆的潜在危险。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：加固煤矿破碎煤体时价格低廉、环保、高强、安全的用于破碎煤体加固的注浆材料。

本发明的目的是这样实现的：该注浆材料，由A溶液和B溶液两种溶液组成；其中A溶液为聚硅溶液，包括：脲醛树脂和硅溶胶，按质量比2:1配合，在20~30摄氏度温度条件下混合生成质量浓度为30～45%的乳白色聚硅溶液，再加入聚硅溶液特制增韧剂4%，作为注浆材料的主液；所述的脲醛树脂的固含量为35～40%，摩尔比小于1.5，游离甲醛含量≤3mg/100g的E₀级环保脲醛树脂；所述的硅溶胶的质量浓度为30～40%，硅溶胶PH值8～9，平均粒径7～24nm，比表面积140～400m²/g，粘度17～20cp；

B溶液为固化剂，包括氯化钙和氧化淀粉，其中氯化钙的纯度为90%，分别向氯化钙和氧化淀粉中加入纯净水拌制成水溶液，氯化钙水溶液的质量浓度为4%~10%；氧化淀粉的水溶液的质量浓度为5%~12%，按1:1质量配比，在常温下混合；

A溶液和B溶液的质量比为4：1～5：1。

有益效果，由于采用了上述方案，脲醛树脂胶体是高度分散的分散体系,其分散粒子尺寸在0.1                                               ～10  之间。由于胶体的粒子有很大的比表面, 体系的自由能也很高, 所以, 粒子有自动聚集以降低体系表面能的趋势, 属热力学不稳定体系, 而其稳定性取决于粒子之间的吸引力和排斥力。粒子碰撞有两种结果, 一种是斥力大于引力, 溶胶仍保持原状, 另一种是引力大于斥力, 引起聚结, 所以在粒子浓度很低, 达不到一定的表面积和表面能时, 不会自动发生聚结, 在不含电解质或电解质浓度很低的溶胶内, 溶胶粒子间的排斥力足以阻止粒子间自动聚集, 从而保持原状。相反, 若以上两种浓度达到某种匹配, 就会出现聚结仍致凝固。