[发明专利]一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法

说明书

本申请涉及注浆材料加工的技术领域，具体公开了一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。注浆材料括A组分和B组分，A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥27‑47份、超细矿物粉2‑8份、减水剂0.5‑1.5份、膨胀剂1‑5份、胶粉1.5‑3.5份、水6.5‑15份、改性碳纳米管3‑9份；B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥36‑56份、缓凝剂0.5‑3.5份、纤维素1‑3份、氯化锂0.2‑0.8份，水9‑22份；其制备方法为：制备AB组分，混合后得到注浆材料。本申请的矿用双组分无机注浆材料，通过原料之间的协同作用，具有提高强度的优点。

技术领域

本申请涉及注浆材料加工技术领域，尤其是涉及一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。

背景技术

无机注浆材料是以水泥为主要成分，以其他外加剂成分为辅的复合材料，具有流动性好、微膨胀、韧性强、防腐耐久的特点，无机注浆材料经常应用在矿井中。矿井在采掘地质及构造带，导致掘进工作面及采煤工作面造成片帮、冒顶等一系列危害，影响了矿井安全生产。

目前，一般是采用化学注浆材料、无机注浆材料解决这一问题，但是化学注浆材料在应用过程中会发生温度聚集，存在一定的安全隐患，所以采用无机注浆材料较多；无机注浆材料虽然反应温度低，但是硬化后的强度较低，影响使用。

发明内容

为了提高无机注浆材料的强度，本申请提供一种矿用双组分无机注浆材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种矿用双组分无机注浆材料，采用如下技术方案：

一种矿用双组分无机注浆材料，其包括A组分和B组分，其中，A组分包括以下重量份的原料：快硬硫铝酸盐水泥27-47份、超细矿物粉2-8份、减水剂0.5-1.5份、膨胀剂1-5份、胶粉1.5-3.5份、水6.5-15份、改性碳纳米管3-9份；且改性碳纳米管采用等离子体对碳纳米管进行改性制得；

B组分包括以下重量份的原料：快凝快硬硫铝酸盐水泥36-56份、缓凝剂0.5-3.5份、纤维素1-3份、氯化锂0.2-0.8份，水9-22份。

通过采用上述技术方案，本申请的矿用双组分无机注浆材料，通过各原料之间的协同作用，不仅能够加快注浆材料的凝结时间，还能够提高注浆材料的抗压强度和抗折强度，其中，初凝时间为80-265s，终凝时间为260-780s，1d抗压强度为20.3-46.7MPa，2d抗压强度为21.7-55.9MPa，1d抗折强度为2.6-8.5MPa，2d抗折强度为3.0-8.9MPa。

A组分中的快硬硫铝酸盐水泥为基础成分，超细矿物粉能够填充在各原料颗粒之间的空隙中，起到增强密实度的作用，改善注浆材料的内部结构，从而提高注浆材料的强度。减水剂应用到注浆材料的原料中，能够起到减水的作用。当快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化时，膨胀剂会随体积膨胀，产生预应力，充分填充水泥空隙的作用，从而提高注浆材料的强度。胶粉应用到注浆材料的原料中，能够增加粘合度，增加各原料之间的粘结性，也能够起到提高注浆材料强度的作用。

碳纳米管应用到注浆材料的原料中，能够增加注浆材料的致密程度，在注浆材料的内部形成网状结构，增强各原料之间的粘结力；且在水泥水化的过程中能够吸附C₂S、C₃S等活性成分形成初始水化晶体，随着初始水化晶体的不断反应，C-S-H凝胶和被细化的CH晶体等水化产物则会在碳纳米管周围逐渐形成致密结构，从而更好的增强注浆材料的密实度，进而提高注浆材料的强度。碳纳米管自身的表面能大，容易产生自身团聚，导致在注浆材料中的分散性不佳。利用等离子体对碳纳米管进行改性后，等离子体会被吸附在碳纳米管的表面，进而减少碳纳米管的表面能，减少碳纳米管产生团聚现象，提高分散性，更有助于发挥作用，而且还能够使碳纳米管表面变粗糙，进一步提高与各原料之间的粘结力，从而更好的提高注浆材料的强度。