[发明专利]煤矿井下用聚氨酯注浆加固材料使用过程中自身安全性的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下用聚氨酯注浆加固材料使用过程中自身安全性的检测方法，具体的说是涉及一种检测聚氨酯注浆加固材料在用于煤矿井下时是否会发生自身阴燃的检测方法。

背景技术

目前我国约有40％左右的煤矿其煤系地层为松软岩层，加之构造及应力集中等因素的影响，致使岩层更加松散，给巷道支护及安全生产带来很大难度。近年来，煤矿用高分子灌浆加固技术愈发受到关注，尤其是该技术能有效控制围岩的变形，显著改善松软破碎围岩巷道的支护效果，具有很大的应用前景。在各类高分子注浆加固材料中，聚氨酯注浆加固材料由于具有综合性能优良、施工应用方便等诸多优点，目前已被广泛应用于井下煤岩体加固的工程。但由于国内该加固材料的研究相对起步较晚，从国外引进该技术后，虽进行了多年的工程应用，但是对于材料技术的了解还不全面，对煤矿工程的实际要求和科学合理应用等方面认识深度还不够，聚氨酯加固材料在井下应用中曾发生过多次严重的次生灾害事故，给煤矿井下安全生产带来较严重的负面影响。

目前，针对各个领域灌浆材料的应用，现有的标准中只是规定了材料的外观、闪点、力学性能、抗老化性能、膨胀系数和阻燃性能等，并未涉及高分子材料引起危害的真正原因。聚氨酯加固材料注入到煤层后，尤其是遇到比较大的孔洞时很容易出现冒烟、着火等事故。经过大量的研究与实验发现其主要原因是：由于堆积，材料本身反应放出的大量热量难以移除导致高分子材料内部发生了阴燃，首先是材料吸热热解生成大量的浓烟和一些可燃性小分子气体，当温度继续升高这些浓烟和小分子气体和周围的氧气进一步发生放热氧化反应使周围温度急剧升高最终导致燃烧。因此，为避免事故的发生，在用于煤矿井下之前应确定所用的聚氨酯注浆加固材料自身是否会因热量的堆积而产生阴燃现象，若会则各材料不安全，不能用在煤矿井下，若不会则可以安全使用。

但是，目前尚无方法可以检测聚氨酯注浆加固材料在用于煤矿井下时是否会产生阴燃现象。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种煤矿井下用聚氨酯注浆加固材料使用过程中自身安全性的检测方法，以期可以准确判断聚氨酯注浆加固材料在用于煤矿井下时是否会产生阴燃现象而引起事故。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明煤矿井下用聚氨酯注浆加固材料使用过程中自身安全性的检测方法，其特点在于：包括以下步骤：

对聚氨酯注浆加固材料进行固化，测定所述聚氨酯注浆加固材料在固化过程中的理论最高反应温度T_max和固化后的热分解温度T_d；

对比T_max和T_d：若T_max＜T_d，则所述聚氨酯注浆加固材料在用于煤矿井下时不会发生阴燃，为安全材料；若T_max≥T_d，则所述聚氨酯注浆加固材料在用于煤矿井下时会发生阴燃，为非安全材料。

本发明煤矿井下用聚氨酯注浆加固材料使用过程中自身安全性的检测方法，其特点也在于：

所述热分解温度T_d是通过热重分析仪测得，具体步骤为：将质量为M₀的聚氨酯注浆加固材料放入热重分析仪中，在50～100ml/min的N₂流的保护下以5～10℃/min升温速率，从20℃升至800℃，获得所述聚氨酯注浆加固材料的质量M随温度变化的曲线，所述热分解温度T_d为M＝95％M₀时的温度。

所述聚氨酯注浆加固材料在固化过程中的理论最高反应温度T_max是假设所述聚氨酯注浆加固材料在固化过程中所产生的热量没有向外界散失，全部用于自身温度的升高而能达到的最高温度。

所述聚氨酯注浆加固材料在固化过程中的理论最高反应温度T_max是按如下方式获得：

首先通过差示扫描量热仪间接法测试所述聚氨酯注浆加固材料的比热容C_p，然后利用差示扫描量热仪测试所述聚氨酯注浆加固材料在固化过程中的单位质量放热量Q，最后根据式(1)获得所述理论最高反应温度T_max：

T_max＝Q/C_p+T      (1)；

式中：T为所述聚氨酯注浆加固材料在固化之前的温度，单位为℃；

T_max为理论最高反应温度，单位为℃；