[发明专利]一种聚氨酯基露天矿高台阶边坡加固材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚氨酯基露天矿高台阶边坡加固材料及其制备方法，包括白料和黑料，按重量百分比计，白料包括：多元醇60～84％、稀释剂4～5％、二氧化碳吸收剂10～35％、催化剂0.01‑3％、可溶性盐0.05‑1％、表面活性剂0.01～2％、交联剂0.01～1.5％、扩链剂0.01～3％；黑料包括：异氰酸酯60‑95％、稀释剂为4‑38％、阻聚剂0.01‑2％。本发明材料具有良好的力学性能及渗透性，经检测粘结强度达到3～10MPa，剪切强度达到3‑10MPa，压缩强度达到20～70MPa，扩散半径为1～5m，适合的裂缝缝隙为0.1mm以上，特别适合高台阶边坡加固，因此，本发明有效解决了聚氨酯加固材料流动性、成本高以及遇水膨胀的问题。

技术领域

本发明属于材料制备的技术领域，特别涉及一种聚氨酯基露天矿高台阶边坡加固材料及其制备方法。

背景技术

随着我国露天煤矿产能与数量的不断增加，相应的边坡稳定性问题日益凸显，直接影响露天煤矿安全生产与经济效益。

露天矿高台阶边坡崩塌、滑坡等稳定性问题，是露天矿开采过程中的常见问题，处理不当易造成作业人员与设备损伤。在自重、降雨及爆破震动的作用下，片帮垮落现象频繁发生，严重危及高台阶顶部作业的钻机、底部电铲卡车及人员生命安全。随着开采深度增加，高台阶片帮问题愈发严重，越来越多的影响到开采效率以及开采安全。

高台阶边坡加固问题已经成为露天矿开采领域一项技术难题，而以往的治理方式如锚杆、锚索等造价高，时效性差，经济成本不理想。传统灌注水泥砂浆的方式尽管能够取到一定的加固效果，但由于水泥砂浆流动性差，扩散半径小，固化时间长，注浆实施难度较大，尤其不适合紧急情况的快速加固。若能够寻求一种有效提高破碎岩体整体强度(完整性)，且扩散性能好，加固速度快的，加固强度和水泥砂浆相当或超过水泥砂浆的化学加固材料，是有效抑制高台阶岩石垮落、保障未来露天煤矿安全平稳度过陷落带区域、缩短采煤周期提高开采效率的新途径。

在化学注浆材料中，聚氨酯注浆材料具有粘度适中、固结体抗压强度高、抗渗性能好等优点，并且聚氨酯注浆材料质量轻、导热系数低、耐化学腐蚀。因此，在环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酰胺等众多化学注浆材料中独占鳌头。目前聚氨酯注浆材料不但用于地下工程的渗漏缝处理，而且在井下煤矿工程中获得了广泛的使用。然而聚氨酯注浆材料在露天矿高台阶裂缝加固却几乎没有应用，这主要是基于以下三方面因素：一是露天矿高台阶裂缝属于开放空间，聚氨酯注浆材料粘度较高，不能保证足够的注浆压力，从而导致注浆扩散距离小；二是裂缝中不可避免的有水分的存在，聚氨酯材料遇水会产生二氧化碳发生膨胀，一旦发生膨胀可能带来裂缝宽度增大，促进滑坡进行而带来安全隐患；三是聚氨酯材料本身成本高不适合大规模注浆。

CN202010609031.2一种用于土体防渗加固的渗透胶结型聚氨酯注浆材料，原料分为A、B组分，组分A由以下质量份的原料组成：亲水低粘聚醚多元醇40～60份，渗透稀释剂35～55份，表面活性剂0.5～5份，催化剂0.1～2份；组分B由以下质量份的原料组成：异氰酸酯50～85份，渗透稀释剂5～30，阻燃剂5～35份。渗透胶结型聚氨酯注浆材料具有低粘度，强渗透性，力学强度高，耐化学腐蚀性强，固结效果好等优点，完全满足土层防渗加固应用。但其中需加入较多的阻燃剂，提高了成本，且其注浆扩散距离仍然不适合高台阶边坡加固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯基露天矿高台阶边坡加固材料。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚氨酯基露天矿高台阶边坡加固材料，包括白料和黑料，其中，按重量百分比计，

白料包括：多元醇60～84％、稀释剂4～5％、二氧化碳吸收剂10～35％、催化剂0.01-3％、可溶性盐0.05-1％、表面活性剂0.01～2％、交联剂0.01～1.5％、扩链剂0.01～3％；

黑料包括：异氰酸酯60-95％、稀释剂为4-38％、阻聚剂0.01-2％；