[发明专利]矿用复合材料及由其制备钢结构、木垛架设的方法

说明书

本发明提供一种矿用复合材料及由其制备钢结构、木垛架设的方法，矿用复合材料包括按重量百分比计的下述组份：异氰酸酯20～40％；聚醚多元醇20～40％；粉煤灰20～60％；催化剂和稀释剂的含量分别占异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.1～1.0％、0.5～2％；并采用该矿用复合材料制备钢结构来架设“井”字型木垛；本发明采用高性能的有机和无机复合材料制作的承压块，韧性好，压缩率可达40％以上；抗压强度与木材横纹强度相当，但是本发明的承压块的重量更轻。本发明的承压块之间采用钢筋或锚杆作为承拉构件形成的矿用复合材料钢结构，抗拉性能比木梁更好，使木垛稳定性和承载性能更强，成本比木材架设的木垛节约50％。

技术领域

本发明涉及矿山巷道顶板支护领域，特别涉及一种矿山巷道以木梁架设木垛方法的替代方式，具体涉及一种矿用复合材料，及由该矿用复合材料制备钢结构的方法和利用该钢结构的架设木垛方法。

背景技术

矿山巷道由于受地压或强烈的采动影响，顶板下沉量较大，经常采用短木梁成“井”字型架设木垛的方式来支撑顶板，多以落叶松、黄花松、柞木、曲柳木、山槐为原材料，由于木材横纹受压具备良好的韧性，再加上木材木垛结构承载性能好，因此在矿山应用较为广泛，但是采用短木梁架设木垛的方式需要消耗大量的优质木材，破坏生态环境，成本高，且利用木材架设的木垛存在易腐蚀、易燃、影响巷道通风等严重缺陷，给矿山生产造成极大的安全隐患。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术木梁架设的木垛存在易腐蚀、易燃、影响巷道通风等方面的问题，提出一种矿用复合材料，及由该矿用复合材料制备钢结构的方法和利用该钢结构的架设木垛的方法。

本发明的技术方案采用高性能有机、无机复合材料制备承压块，短钢筋或锚杆作为承拉部件，形成复合材料钢结构短梁；该技术方案仍然采用“井”字型架设木垛，该架设方式不改变木垛支撑结构，采用有机和无机复合材料制作的承压块具备比木材更好的韧性，单轴抗压强度与木材横纹强度相当，承压块之间采用钢筋或锚杆作为承拉构件，抗拉性能比木梁更好。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿用复合材料，所述矿用复合材料包括按重量百分比计的下述组份：异氰酸酯，20～40％(例如22％、23％、25％、28％、32％、36％、39％)；聚醚多元醇，20～40％(例如24％、27％、29％、31％、35％、38％)；粉煤灰，20～60％(例如22％、25％、28％、34％、38％、42％、47％、50％、53％、57％、59％)；还包括外加入的催化剂和稀释剂，所述催化剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.1～1.0％(例如0.3％、0.5％、0.8％、0.9％)；所述稀释剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.5～2％(例如0.6％、0.7％、0.9％、1.0％、1.2％、1.5％、1.7％、1.9％)。

在如上所述的矿用复合材料，进一步优选，所述矿用复合材料包括按重量百分比计的下述组份：异氰酸酯，30～40％(例如32％、34％、37％、38％、39％)；聚醚多元醇，25～35％(例如26％、28％、29％、30％、32％、34％)；粉煤灰，25～40％(例如26％、28％、29％、31％、34％、37％、39％)；还包括外加入的催化剂和稀释剂，所述催化剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.1～0.5％(例如0.2％、0.3％、0.4％)；所述稀释剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.5～1％(例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％)。

在如上所述的矿用复合材料，进一步优选，所述矿用复合材料包括按重量百分比计的下述组份：异氰酸酯，40％；聚醚多元醇，30％；粉煤灰，30％；还包括外加入的催化剂和稀释剂，所述催化剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.5％；所述稀释剂的含量占所述异氰酸酯和聚醚多元醇重量和的0.5％。