[发明专利]一种制作煤矿井下支撑杆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用水泥基约束材料制备煤矿井下支撑杆的方法，具体地说涉及一种利用钢管的高韧性、水泥基材料高抗压强度以及水泥基材料在钢管约束环境中水化产生的高致密性，制备轻质、高强、耐火、耐蚀的煤矿井下支撑部件方法，也适用于制备其他约束材料制品等。属于土木工程领域，主要用于煤矿采掘工程。

背景技术

煤矿井下条件恶劣，高温、潮湿甚至发生瓦斯爆炸，对采掘支撑面支撑材料要求较为苛刻，既要求有高的抗压强度，又要求有高的抗折强度，对其防火、耐蚀也有较高要求。水泥基材料可以强度高、高温性能好，但是抗折强度低；钢管抗折强度高，但在高压强或火灾环境中以发生变形而失去支撑作用。将水泥基材料灌注于钢管中，水泥基材料在钢管的约束下水化，形成高致密性无机金属复合材料，可以满足煤矿井下苛刻环境对支撑材料的要求，操作简单、花费时间短、生产成本低，具有比较广泛的应用前景。

发明内容

为得到符合上述条件的支撑杆，本发明采取的是以中空钢管为约束体、以高流变微膨胀性水泥基材料为填充材料、利用重力浇注振动成型和高温养护的制作方法：

首先是对钢管进行预处理。选取壁厚3-5mm的中空钢管，长度和直径根据要求而定，将中空钢管用0.5M稀硫酸灌注进行内壁除锈后用自来水冲洗，然后用鼓风机风干。

填充用的高流变微膨胀性水泥基材料选用下述重量比的原料配制：普通硅酸盐水泥5-10份、煅烧煤矸石炉渣超细粉20-50份，苯丙乳液3-5份，聚丙烯纤维1-5份，氢氧化锌1-3份，聚羧酸减水剂1-3份，元明粉3-8份，废粘土砖颗粒(1-5mm)10-20份，烧结陶粒(5-10mm)20-40份，水适量。

然后将配制好的原料在搅拌机内搅拌5min，并利用混凝土泵向竖直放置底端密封钢管内灌注，同时利用振动机振动钢管，排除气泡，边灌注变振动直至灌满，密封钢管上端。

最后将上面制备密封钢管在养护室中利用常压锅炉蒸汽或电热等在90-100℃条件下养护16-20h即得产品。

本发明提供的一种利用水泥基约束材料制备煤矿井下支撑杆的方法，与现有方法相比，本发明突出的实质性特征和显著的效果是：

(1)解决了传统支撑钢板、钢梁等抗压强度小、笨重和耐火耐蚀差的问题。利用水泥基材料在膨胀剂元明粉和约束水化条件下生产的高致密水泥石，解决了钢质材料抗压强度低、耐火性差(水泥石中含大量结合水和物理水，特别是加了阻燃剂氢氧化锌)的问题；由于硬化水泥石密度远小于钢材，更是由于加入了轻质骨料和有机聚合物，在改善水泥基材料流动性和均匀性同时，大大降低了支撑杆的重量和节省了钢材。

(2)缩短了养护时间，提高了水泥基约束材料制备煤矿井下支撑杆生产效率，从而降低生产的生产成本。依据本发明的蒸压养护制度对利用水泥基约束材料制备的煤矿井下支撑杆进行养护时，在高温只需保温较短的时间既能生成所需的水化产物，大大缩短了养护时间，在提高利用水泥基约束材料制备的煤矿井下支撑杆的性能同时提高了生产效率，降低了生产成本。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，需要说明的是，以下各实施例仅是说明性的，不对本发明做任何限定，并且本发明的方法还可用于其他水泥基约束材料等。

实施例1

一种利用水泥基约束材料制备煤矿井下支撑杆，其特征在于由下述材料按质量比混合搅拌5min制成均匀的浆体：水泥10份，煅烧煤矸石炉渣超细粉20份，苯丙乳液5份，聚丙烯纤维3份，氢氧化锌2份，聚羧酸减水剂3份，元明粉5份，废粘土砖颗粒(1-5mm)10份，烧结陶粒(5-10mm)20份，水17份。

将浆体利用混凝土泵向竖直放置底端密封钢管内灌注，同时利用振动机振动钢管，排除气泡，边灌注变振动直至灌满，密封钢管上端。

将上面制备密封钢管，在养护室中利用常压锅炉蒸汽或电热等在100℃条件下养护16h即得产品。

实施例2

一种利用水泥基约束材料制备煤矿井下支撑杆，其特征在于由下述材料按质量比混合搅拌5min制成均匀的浆体：水泥5份，煅烧煤矸石炉渣超细粉30份，苯丙乳液3份，聚丙烯纤维1份，氢氧化锌1份，聚羧酸减水剂1份，元明粉8份，废粘土砖颗粒(1-5mm)20份，烧结陶粒(5-10mm)40份，水17份。

按实施例1方法成型、养护制备煤矿井下支撑杆。

实施例3