[发明专利]一种矿用加固材料及其制备方法

说明书

本发明一种矿用加固材料及其制备方法。由A组份与B组份组成，A组份：聚醚二元醇，聚醚三元醇，聚合物多元醇POP，不饱和聚酯，新型无氯阻燃剂，有机金属类催化剂，还原剂；B组份：聚氨酯预聚体，多苯基多亚甲基多异氰酸酯，增塑剂，新型无氯阻燃剂，氧化剂。制备方法，第一步，将A组份依次加入带有搅拌的反应釜中，常温常压，转速40～60r/min，搅拌状态下真空脱泡30min，得到A组份；第二步，将B组份依次加入带有搅拌的反应釜中，常温常压，转速40～60r/min，搅拌状态下真空脱泡30min，得到B组份；第三步，在23±2℃下，将A组份和B组份按照体积比1：1在搅拌器800～1000r/min的条件下混合，浇注到模具中，固化得到矿用加固材料。本发明应用于破碎煤岩体加固等领域。

技术领域

本发明属于破碎煤岩体加固、采掘工作面超前加固、片帮、冒顶处理等领域，具体涉及一种矿用加固材料及其制备方法。

技术背景

矿用加固材料是由双组份物质在低温条件下以1：1的体积比混合反应生成，专用于加固煤矿或坑道破碎岩层。材料被注射进地层后，能迅速渗透细微裂缝后凝固，利用其本身和岩石优良的连接、粘固特性，使破碎的岩石连接成一个整体，增加岩层的整体性和支撑力，并且能迅速解决各种具有安全隐患的地层问题，预防顶板破碎和冒顶，瓦斯突出和漏水等事故，保障生产安全。使用方便，可有效简化施工流程，节约施工时间并降低施工成本。

然而过去的聚氨酯双组份注浆加固材料在应用中存在着许多问题，主要包括：1)普通的注浆加固材料的反应温度较高，超过140℃，如果注浆量控制不好的话，反应聚热较高，容易引起自燃，引起巨大安全隐患，如果矿井下瓦斯含量较高，引起的危害将会更大。2)传统的聚氨酯注浆加固材料抗水性较差，遇水后容易发泡、反应效果不可控，潜在风险较高。3)传统材料含氯较高，影响开采出的煤质。4)传统聚氨酯材料在反应过程中会释放出大量的有毒有害气体，例如氢氰酸、一氧化碳等，影响井下施工环境以及矿工的身体健康。

发明内容

基于原有聚氨酯注浆材料的上述缺点，本发明提出了一种反应温度低，抗水性能优良，有毒有害物质含量低，阻燃性能优良，工艺操作简便的矿用加固材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种矿用加固材料，由A组份与B组份组成，各组份以质量含量计，

A组份：聚醚二元醇10～20份，聚醚三元醇10～12份，聚合物多元醇POP 10～12份，不饱和聚酯37～40份，新型无氯阻燃剂21.6～23.9份，有机金属类催化剂1.1～1.6份，还原剂0.3～0.5份；

B组份：聚氨酯预聚体40～50份，多苯基多亚甲基多异氰酸酯20～25份，增塑剂22～25份，新型无氯阻燃剂7.5～9.2份，氧化剂0.5～0.8份；

其中，所述B组份中聚氨酯预聚体的制备方法如下：

先将官能度为2，分子量为1000的聚醚多元醇160份～270份或者分子量为2000的聚醚多元醇200份～335份加入反应器中，加热至120℃，在真空条件下脱水脱泡30min后，降温至40～50℃，然后加入230份多苯基多亚甲基多异氰酸酯，再将温度升至80℃±2，反应3h，真空脱泡30min，最终得到NCO残余量为10.0％～15％的聚氨酯预聚体。