煤礦用充填密閉材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦巷道內冒落孔洞充填密閉技術，具體為一種化學高分子注漿充填密閉材料。
【背景技術】
[0002]在煤礦掘進、回采作業(yè)時，不可避免地會產生冒落、片幫，形成孔洞。這些孔洞經常造成瓦斯積聚，不僅提高了瓦斯爆炸的危險性，而且在具有自燃傾向的煤層還可造成自燃發(fā)火。因此，只有及時填充這些孔洞，才能確保安全生產。我國煤礦通常采用在冒落地點架木垛、填沙漿等方法進行處理，但這些方法費時、費力、施工難度大，且不能保證真正消除事故隱患。另外，采空區(qū)不隔離，影響井下通風，國內傳統(tǒng)的防爆密閉墻多為磚墻結構，施工用磚塊、砂、水泥等進行皇砌粘結，此法勞動量大、效率低，隨著煤炭采掘機械化程度的提高，采用傳統(tǒng)施工技術難以滿足現(xiàn)代化生產要求。因此開發(fā)用于煤礦井下的新型充填、密閉材料顯得迫在眉睫。
[0003]利用高分子化學材料進行冒落孔洞充填密閉是國外在七十年代初期發(fā)展起來的一項新技術，幾十年來，這一技術在世界主要產煤國家得到迅速發(fā)展。我國在九十年代初期開始研究巷道冒落孔洞化學材料注漿充填密閉技術，并已經取得較好的經濟效益和社會效益。
[0004]近年來，國內外學者對用于充填密閉的聚氨酯材料進行了大量的研究，并成功應用于煤礦井下充填密閉領域，也取得了良好效果。但現(xiàn)用的聚氨酯充填密閉材料存在著價格較高、易燃、反應溫度高、反應時產生大量有毒氣體的缺點。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦用于冒落孔洞充填密閉的化學高分子注漿充填密閉材料，將較低黏度的高分子樹脂液體通過注漿設備注入到巷道冒落孔洞或中空墻體中，使其在較短時間內發(fā)泡硬化，形成一個密實且具有一定承壓和彈性的泡沫體。
[0006]本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:
一種煤礦用充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。
[0007]所述A組分的組成為:三官能團聚醚多元醇、二官能團聚醚多元醇和胺基聚醚多元醇的重量配比為8:1:1 ;在聚醚多元醇的基礎上添加如下重量的添加劑:金屬錫類催化劑0.1%，胺類催化劑0.05%，穩(wěn)泡劑0.5%，阻燃劑DMMP 14%，阻燃劑TDCP 6%，水2~4%。所有組分直接混合后構成A組分。
[0008]所述B組分為異氰酸酯。
[0009]優(yōu)選的，所述金屬錫類催化劑選擇二月桂酸二丁基錫，為強凝膠錫催化材料，簡稱DBTL ;還可以選擇辛酸亞錫，為軟塊泡的標準錫催化材料。
[0010]所述胺類催化劑選擇三亞乙基二胺；也可以選擇常用的叔胺催化材料有N，N- 二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、N，N，N’，N’-四甲基亞乙基二胺、三乙胺、N-乙基咪唑啉、N-甲基咪唑啉、N, N- 二甲基芐胺、N，N，N’，N’ ’，N’ ’ -五甲基二亞乙基三胺、N，N’ - 二乙基哌嗪、N, N’ - 二乙基-2-甲基哌嗪、N, N- 二甲基乙醇胺、三乙醇胺等。
[0011]泡沫穩(wěn)定材料多屬于有機硅表面活性材料，它的主要結構是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物，俗稱“硅油”，一般含有重復的二甲基硅氧烷鏈節(jié)、氧化乙烯鏈節(jié)、氧化丙烯鏈節(jié)。非離子型表面活性材料，如吐溫-80、吐溫-60等也用作聚氨酯硬泡的泡沫穩(wěn)定材料，但其穩(wěn)定效果差些，在發(fā)泡配方中相對用量要比有機硅類穩(wěn)定材料多，現(xiàn)已不常用。
[0012]本發(fā)明是在聚氨脂充填密閉技術的基礎上進一步進行研究探索，得出成本低、性能好、適用性更強的高分子充填密閉材料。通過選擇熱穩(wěn)定性高的多元醇，控制聚醚多元醇中低沸物等雜質含量，確定異氰酸酯指數(shù)R，催化材料復合體系的選擇及加量的確定來降低反應
通過調整聚醚多元醇的選型，配比，設計合理反應路線，篩選出合適的多元醇原料及配伍比例，使最終產品的發(fā)泡倍率、抗壓強度、抗剪強度以及體積穩(wěn)定性滿足要求。在高發(fā)泡倍率前提下，提高泡沫承壓強度及泡體結構穩(wěn)定性。
[0013]應用異氰酸酯與水反應生產二氧化碳氣體的原理，在配方中用水替代有機低沸發(fā)泡劑，材料不含有機發(fā)泡劑，確保產品無毒、無害、安全環(huán)保。
[0014]使用時，通過注漿設備分別將A組分和B組分同時注入到巷道冒落孔洞或中空墻體中，使其在較短時間內發(fā)泡硬化，形成一個密實且具有一定承壓和彈性的泡沫體，用于充填密閉巷道冒頂、片幫留下的空洞以及巷道隔離墻。
[0015]本發(fā)明的充填密閉材料具有如下優(yōu)點:
1、該材料為100%樹脂含量，無揮發(fā)性(VOC)物質，阻燃性優(yōu)，最高反應溫度<80°C，煤礦井下充填過程安全、高效。
[0016]2、發(fā)泡凝結時間可調，一般為lmin，也可根據實際需要縮短至十幾秒。
[0017]3、發(fā)泡倍率多25倍，發(fā)泡物體穩(wěn)定性高，70°C ±2°C，48h體積變化< 0.1% ;并具有一定的抗壓強度，壓應變70%時抗壓強度多50KPa。
[0018]4、環(huán)保安全、無毒、無害，符合職業(yè)衛(wèi)生要求，不污染工作環(huán)境。
[0019]本發(fā)明設計合理，施工方便快捷、勞動強度小、效率高、無毒害氣體產生、反應溫度低于80°C、發(fā)泡倍率大于40倍、壓應變10%時抗壓強度達80kPa。
【具體實施方式】
[0020]下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。
[0021]實施例1
一種煤礦用充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。
[0022]所述A組分122.65kg，由如下組分混合后構成:
三官能團聚醚多元醇80kg，
二官能團聚醚多元醇10kg，
胺基聚醚多元醇10kg，
二月桂酸二丁基錫0.1kg，
三亞乙基二胺0.05 kg，
娃油0.5 kg, 甲基瞵酸二甲酯(DMMP)14 kg,
磷酸三(1，3-二氯-2-丙基)酯(TDCP) 6 kg,
水2kg。
[0023]所述B組分為異氰酸酯122.65kg。
[0024]使用時，通過注漿設備分別將A組分和B組分同時注入到巷道冒落孔洞或中空墻體中，使其在較短時間內發(fā)泡硬化，形成一個密實且具有一定承壓和彈性的泡沫體，用于充填密閉巷道冒頂、片幫留下的空洞以及巷道隔離墻。
[0025]實施例2
一種煤礦用充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。
[0026]所述A組分1226.5kg，由如下組分混合后構成:
三官能團聚醚多元醇800kg，
二官能團聚醚多元醇100kg，
胺基聚醚多元醇100kg，
二月桂酸二丁基錫1kg，
三亞乙基二胺0.5 kg，
Tff-805 kg,
甲基瞵酸二甲酯140kg，
磷酸二(I，3-二氯-2-丙基)酯60 kg,
水30kg。
[0027]所述B組分為異氰酸酯1236.5kg。
[0028]使用時，通過注漿設備分別將A組分和B組分同時注入到巷道冒落孔洞或中空墻體中，使其在較短時間內發(fā)泡硬化，形成一個密實且具有一定承壓和彈性的泡沫體，用于充填密閉巷道冒頂、片幫留下的空洞以及巷道隔離墻。
[0029]實施例3
一種煤礦用充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。
[0030]所述A組分249.3kg，由如下組分混合后構成:
三官能團聚醚多元醇160kg，
二官能團聚醚多元醇20kg，
胺基聚醚多元醇20kg，
辛酸亞錫0.2kg，
三乙胺0.1kg，
Tff-60I kg,
甲基瞵酸二甲酯28kg，
磷酸二(I，3-二氯-2-丙基)酯12 kg,
水8kg。
[0031]所述B組分為異氰酸酯249.3kg。
[0032]實施例4
一種煤礦用充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。
[0033]所述A組分618.25kg，由如下組分混合后構成: 三官能團聚醚多元醇400kg，
二官能團聚醚多元醇50kg，
胺基聚醚多元醇50kg，
辛酸亞錫0.5kg，
N, N- 二甲基環(huán)己胺0.25kg，
Tff-602.5kg，
甲基瞵酸二甲酯70kg，
磷酸二(I，3-二氯-2-丙基)酯 30kg，
水15kg。
[0034]所述B組分為異氰酸酯618.25kg。
[0035]使用時，通過注漿設備分別將A組分和B組分同時注入到巷道冒落孔洞或中空墻體中，使其在較短時間內發(fā)泡硬化，形成一個密實且具有一定承壓和彈性的泡沫體，用于充填密閉巷道冒頂、片幫留下的空洞以及巷道隔離墻。
[0036]上述煤礦用充填密閉材料的特點如下:
1、反應熱較低，最高反應溫度小。煤礦用高分子充填密閉材料具有低反應熱的特性，其最高反應溫度不超過80°C。
[0037]2、發(fā)泡倍率大，承壓強度高。煤礦用高分子充填密閉材料最高發(fā)泡倍數(shù)達40倍以上，其壓應變10%的抗壓強度達80kPa。
[0038]3、用水做發(fā)泡劑，安全環(huán)保。煤礦用高分子充填密閉材料不用低沸點有機溶劑做發(fā)泡劑，杜絕危害環(huán)境及人身健康，安全環(huán)保。
[0039]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實施例進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋本發(fā)明的權利要求保護范圍中。
【主權項】
1.一種煤礦用充填密閉材料，其特征在于:包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1 ; 所述A組分由如下重量份的組分構成: 三官能團聚醚多元醇80份， 二官能團聚醚多元醇10份， 胺基聚醚多元醇10份， 金屬錫類催化劑0.1份， 胺類催化劑0.05份， 穩(wěn)泡劑0.5份， 阻燃劑DMMP14份， 阻燃劑TDCP6份，水2-4份； 所述B組分為異氰酸酯。2.根據權利要求1所述的煤礦用充填密閉材料，其特征在于:所述金屬錫類催化劑選擇二月桂酸二丁基錫或者辛酸亞錫；所述胺類催化劑選擇三亞乙基二胺；所述穩(wěn)泡劑選擇硅油或者TW-80、吐溫-60。3.根據權利要求2所述的煤礦用充填密閉材料，其特征在于:所述胺類催化劑由下列一種材料替換:N，N-二甲基環(huán)己胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚、N，N, N’，N’-四甲基亞乙基二胺、三乙胺、N-乙基咪唑啉、N-甲基咪唑啉、N, N- 二甲基芐胺、N，N，N’，N’ ’，N’ ’ -五甲基二亞乙基三胺、N, N’ - 二乙基哌嗪、N, N’ - 二乙基-2-甲基哌嗪、N, N- 二甲基乙醇胺或者三乙醇胺。
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤礦巷道內的冒落孔洞充填密閉，具體為一種化學高分子注漿充填密閉材料，包括A組分和B組分；其中，A組分和B組分的重量比為1:1。所述A組分的組成為：三官能團聚醚多元醇：二官能團聚醚多元醇：胺基聚醚多元醇配比為8:1:1；在聚醚多元醇的基礎上添加如下重量的添加劑：金屬錫類催化劑0.1%，胺類催化劑0.05%，穩(wěn)泡劑0.5%，阻燃劑DMMP？14%，阻燃劑TDCP？6%，水2-4%。所有組分直接混合后構成A組分。所述B組分為異氰酸酯。本發(fā)明設計合理，施工方便快捷、勞動強度小、效率高、無毒害氣體產生、反應溫度低于80℃、發(fā)泡倍率大于40倍、壓應變10%時抗壓強度達80kPa。
【IPC分類】C08L75/08, C08G18/48, C08K5/521, C08K5/5333, C09K3/10
【公開號】CN105017758
【申請?zhí)枴緾N201510498865
【發(fā)明人】于斌, 于春蘭, 田利軍, 席繼宏, 常曉華, 禹秀英, 付茂全, 李永梅, 劉軼, 許麗麗
【申請人】大同煤礦集團有限責任公司, 山西云雁石化有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月14日