[发明专利]一种高强度的无机矿用加固材料及其使用方法

说明书

本发明提供一种高强度的无机矿用加固材料及其使用方法，按照质量份数计，包括如下组分：水泥50～90份；矿粉10～50份；减水剂0.1～3份；促凝剂0.1～5份；POSS 0.1～3份；水30～50份。本发明的加固材料具备高强度，解决了传统加固材料强度较低、易燃、易老化等问题。

技术领域

本发明属于煤矿井下安全建筑材料领域，涉及一种高强度的无机矿用加固材料及其使用方法。

背景技术

随着矿物开采深度的增加和复杂地形的出现，矿井的矿压显现强烈、维护困难等问题逐渐增加。特别是因断层破碎带和不稳定地层引发的顶板冒、片帮等问题，不仅影响企业的生产效率，而且还严重威胁矿工的生命安全。矿用加固材料可以有效解决巷道顶板、工作面冒顶、松散煤岩体和煤岩体片帮等问题，有利于提高井下的安全生产。

目前，煤矿常用的加固材料主要为聚氨酯类加固材料。聚氨酯类注浆材料虽然具有渗透性强、固化速度可调、抗压、粘结强度高以及韧性好等优点，但其存在材料本身成本高、易燃、易老化、放热量大、强度低等方面的问题，其引发的安全生产事故很多。在一些煤矿，加固材料使用后几个小时甚至一两天后，会出现煤层自燃的情况，严重威胁了煤矿高效安全生产和井下施工人员的人身安全。

因此，采用新型加固材料，增加其阻燃性、高承压性等十分重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高强度的无机矿用加固材料及其使用方法，解决现有材料强度较低、易燃、易老化的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高强度的无机矿用加固材料，按照质量份数计，包括如下组分：

优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和矿渣水泥的一种或几种的组合。

优选的，所述减水剂为萘系减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或两种。

优选的，所述矿粉为钢厂高炉或转炉的水渣。

优选的，所述促凝剂为氯化钙、碳酸钠和氯化钠中的一种或两种。

所述的高强度的无机矿用加固材料的使用方法，将水泥、矿粉、减水剂、促凝剂和POSS混合均匀，得到粉料，将粉料加入水中，搅拌均匀得到浆液，通过注浆泵将浆液注入待加固区域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的加固材料，其中水泥浆液呈碱性，水泥中的活性组分在碱性条件下反应微膨胀，防止水泥注入煤层后倒缩；同时释放热量促进水泥的水化和硬化，从而提高了材料的早期强度。本发明还引入多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)，POSS是一种具有笼状结构的有机/无机杂化材料，与蒙脱土、二氧化硅等传统的纳米材料不同，POSS具有规整的笼状结构，可提高材料的机械强度、阻燃性、抗氧化、抗老化等性能，对材料后期强度有显著提升作用。鉴于POSS的上述特性，本发明加入POSS可以显著降低加固材料的易燃性，增加承压性，且材料无毒无刺激性气味，具备高强度，解决了传统加固材料强度较低、易燃、易老化等问题，适用于煤矿、隧洞、水利水电、铁道、市政等工程巷道防开裂、防渗水等应用，材料目前已广泛应用于陕西、山西、贵州等各大矿区。本发明中所有组分原料方便易得，价格低廉，无毒、无污染，环保。

进一步的，采用的矿粉来源于固体废弃物，不仅解决了企业的固体废弃物的处置问题，而且变废为宝，真正实现了固体废弃物资源化，无害化的环保利用，同时也满足了材料绿色环保的要求。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明所述加固材料，按照质量份数计，包括如下组分：