[其他]加固、堵水用聚氨脂材料

说明书

本发明是属于用于煤岩体、井巷工程、隧道工程中破碎岩石的加固、堵水用聚氨酯材料。

对于煤岩体、井巷工程、隧道的加固、堵水用化学材料，国内外许多研究机构都进行了大量研究工作。目前，聚氨酯材料是性能最好的一类。

西德Essen采矿研究中心1974年就有关于该项技术的专利。如美国专利3882684和3949559所述的化学配方主要是采用多异氰酸酯和乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、水和叔胺类催化剂。

为降低聚氨酯材料成本，国外六十年代至七十年代曾研究用煤焦油、木焦油等同异氰酸酯反应。近年来，又研究用水玻璃同多异氰酸酯反应。如美国专利4307980介绍用于加固不含水岩石的水玻璃同多异氰酸酯反应，虽然单位重量的材料成本下降了，由于材料发泡能力差，比重大，充填单位体积所需的材料成本仍较高，且材料较脆、粘结强度较低。美国专利4454252介绍的用于加固含水煤岩的聚氨酯材料配方主要是增加了有机锡催化剂，利用聚氨酯混合物同岩石表面的水起反应，剩余的聚氨酯同岩石粘结。由于凝胶时间短，使材料渗透范围较小。利用这种方法，聚氨酯材料同岩石的粘结性能较差。这一配方的成本仍较高。

本发明的主要目的有二点：（1）采用更价廉的材料配方，以降低材料成本;（2）提高材料同含水岩石表面的粘结强度，使堵水、加固煤岩的效果更好。

本发明采用含有苯酚焦油的混合聚醚同多异氰酸酯反应，还采用有机硅偶联剂的乙醇溶液为被堵水、加固对象的表面处理剂。

本发明所用的多异氰酸酯是国内市场销售的常规产品，是含有苯基的多异氰酸酯，其异氰酸根（-NCO）含量通常在28～32%之间，粘度η25℃为100～1000CP。

用于加固不含水煤岩时，采用双组份注浆方法，第一组份为多异氰酸酯，第二组份为主要含有乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、乙二胺聚醚、苯酚焦油、水及催化剂的混合聚醚。多异氰酸酯占配方总重的50～55%，乙二醇聚醚占总重的5～10%，丙三醇聚醚占总重的10～15%，蓖麻油占总重的3～7%，乙二胺聚醚占总重的0～7%，水占总重的0.5～2%，催化剂占总重的0.5～2%，苯酚焦油占总重的15～20%。

用于加固含水岩石时，按使用方法不同，可分为双组份注浆方法及三组份注浆方法。双组份注浆方法所用原料中，第一组份为多异氰酸酯占总重的50～55%。第二组份是含有乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、乙二胺聚醚、水、有机硅偶联剂、催化剂、苯酚焦油的混合聚醚。其中乙二醇聚醚占总重的5～10%，丙三醇聚醚占总重的10～15%，蓖麻油占总重的3～7%，乙二胺聚醚占总重的0～7%，水占总重的0.5～2%，催化剂占总重的0.5～2%，有机硅偶联剂占总重的0.3～5%，苯酚焦油占总重的15～20%。使用三组份注浆方法时，第一组分为含有机硅偶联剂占体积0.5～5.0%的乙醇溶液，第二组份与第三组份分别与前面所述加固不含水煤岩双组份注浆方法的第一组份、第二组份配方相同。三组份注浆方法是先往被堵水、加固的煤岩体中注入有机硅偶联剂的乙醇溶液，其注入量以在被加固堵水对象的全部表面积上形成0.05～0.5mm厚的一层乙醇溶液为宜。注完有机硅偶联剂的乙醇溶液后，即可按前述双组份注浆方法进行其余两组份的注浆。

本发明所采用的有机硅偶联剂的通式可表示为R′Si（OR）₃，R′为有机官能团，OR为可水解的有机官能团。本发明所用的有机硅偶联剂为KH-550型，伯胺、仲胺均可使用。

按本发明配制的混合聚醚其粘度η25℃为200～600CP，发泡倍数为3～8倍。

下面是采用本发明的材料配方粘结“8”字型水泥试块进行粘结强度的测试的实施例。

例1：采用多异氰酸同等体积的混合聚醚混合。多异氰酸酯为国内有关工厂生产的商品，含苯基的，异氰酸根（-NCO）含量为30.0%。混合聚醚的配方为：

名称    重量g

乙二醇聚醚    15

丙三醇聚醚    25

蓖麻油    10

苯酚焦油    35

三乙醇胺    3

水    1