[发明专利]煤矿充填密闭用高分子发泡材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿充填密闭用高分子发泡材料，用于对煤矿井下空穴、空洞的填充、封堵，进行井下防火及治理瓦斯灾害。

背景技术

瓦斯灾害是制约煤矿高效集约化开采技术发展和安全生产的重要因素。瓦斯超限引起的瓦斯爆炸产生的有毒有害气体、高温火焰、以及高压气体形成的冲击波，不仅造成大量人员伤亡，严重还会摧毁井巷等设施。治理瓦斯超限最有效的措施是进行瓦斯抽放。瓦斯抽放的技术很多，如底板穿层钻孔瓦斯抽放技术、高位瓦斯抽放巷道抽放技术和高位钻孔瓦斯抽放技术等，但各种瓦斯抽采技术在高瓦斯及突出矿井应用后，遗留了大量的钻场，如果不对这些钻场进行充填，很容易造成瓦斯积聚同时也可能引起煤炭自然发火，形成安全隐患。另外在采煤工作面的上隅角、采空区及废弃的井巷等空硐也存在上述问题，采取一定的充填封闭措施可以有效地防治井下瓦斯积聚以及煤炭自燃。

目前煤矿井下空穴常用的充填方式有：水泥浆充填、木垛充填、煤炭充填、有机材料充填和凝胶充填等，水泥浆充填使用普遍且效果好，但建设周期长，劳动强度大；而木垛充填和煤炭充填又存在充填不严实、浪费能源等缺点。

近年来，高分子充填密闭泡沫材料已开始应用于煤矿防灭火和瓦斯治理。高分子充填密闭泡沫材料具有膨胀率高、抗渗性好、密封性好、耐腐蚀、轻质，对电、热具有良好的绝缘性等特点，在煤矿火灾防治、通风控制、瓦斯治理等安全问题中有广泛的应用前景，但目前该应用还处在研究探索阶段，相关技术还不成熟，存在材料性能不够稳定、反应时间及膨胀率、抗压强度不易控制等问题，且采用的材料价格较高、使用不够经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种价格低廉、力学性能较好、阻燃性高、发泡倍数高且膨胀率可根据需要灵活调节控制的煤矿充填密闭用高分子发泡材料，以解决困扰井下施工的瓦斯治理问题，对井下空穴空洞等位置进行快捷高效经济的处理，为井下安全高效的生产施工提供有力保障。

本发明的技术方案如下：

一种煤矿充填密闭用高分子发泡材料，包括相互独立的组分A和组分B，组分A与组分B的体积比为1∶1～4∶1，其中，

所述组分A包括70％-80％的酚醛树脂、5％-10％的脲醛树脂、0.5％-2％的发泡剂、2％-5％的增稠剂、1％-5％的填料、3％-10％的稳泡剂，余量为水；

所述组分B为催化剂，包含20％～60％的强酸、10％～30％的中强酸、0～30％的有机酸，余量为水；

所述百分比为重量百分比。

上述高分子发泡材料中，所述组分A中的酚醛树脂为水溶性酚醛树脂或改性酚醛树脂。

所述水溶性酚醛树脂可采用以下物质中的至少一种：苯酚、或甲醛、或二甲醛、或间苯甲醛、或双酚A与甲醛、或乙醛、或糠醛、或多聚甲醛在氨水、或氢氧化钠、或氢氧化钡、或氧化镁、或苯胺催化下制备的酚醛树脂；

所述改性酚醛树脂采用橡胶改性酚醛树脂，或热塑性树脂改性酚醛树脂，或耐热改性酚醛树脂；其中，

所述橡胶改性酚醛树脂为天然橡胶，或丁基橡胶，或丁晴橡胶，或丁苯橡胶，或聚氧化乙烯类橡胶，或丙烯酸酯类橡胶，或聚氨酯类橡胶改性酚醛树脂；

所述热塑性树脂改性酚醛树脂为聚乙烯醇，或聚乙烯醇缩醛，或聚酰胺，或聚苯氧基树脂，或聚(甲基)丙烯酸酯，或聚醚醇丙烯酸酯，或聚醚醇磷酸酯改性酚醛树脂；

所述耐热改性酚醛树脂为硼改性酚醛树脂，或钼改性酚醛树脂，或磷改性酚醛树脂，或胺类改性酚醛树脂，或三聚氰胺改性酚醛树脂，或二甲苯甲醛树脂改性酚醛树脂，或马来酰亚胺改性酚醛树脂，或含有炔基的酚醛树脂，或有机硅改性酚醛树脂，或嗪类改性酚醛树脂，或焦油改性酚醛树脂。

上述高分子发泡材料中，所述脲醛树脂由尿素和甲醛在碱性催化剂或酸性催化剂的催化下制备，所述碱性催化剂为氢氧化钠，或六亚甲基四胺，或氨水，或三乙醇胺，或亚硫酸钠，或硼酸钠，所述酸性催化剂为氯化铵，或硫酸铵，或甲酸，或乙酸，或氯化锌。

上述高分子发泡材料中，所述发泡剂采用正戊烷、异戊烷、正己烷、环戊烷、石油醚及二氯一氟乙烷中的一种，或多种混合。

上述高分子发泡材料中，所述填料采用碳酸钙、高岭土、分子筛粉末、滑石粉、硅灰石粉、钛白粉、重晶石粉中的至少一种。

上述高分子发泡材料中，所述增稠剂采用无机增稠剂、纤维素醚、天然高分子或其衍生物、合成高分子中的至少一种；其中，

所述无机增稠剂为气相法白炭黑，或钠基膨润土，或有机膨润土，或硅藻土，或凹凸棒石土，或分子筛，或硅凝胶；