一種多功能添加劑、制備方法及其在煤礦加固材料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦加固材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于煤礦加固材料的多功能添 加劑及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著煤礦開采深度的增加和復(fù)雜地形的出現(xiàn)，因斷層破碎帶和不穩(wěn)定地層此引發(fā) 的頂板冒、片幫等危險事故，不僅影響煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且還嚴(yán)重威脅礦工的生命安 全。因此，在煤礦生產(chǎn)過程中，一般都要進(jìn)行注漿加固。目前應(yīng)用最多的有機(jī)高分子注漿加 固材料包含聚氨醋類和脈醒、酪醒類等。雖然脈醒、酪醒類加固材料具有滲透性好、凝膠速 度可調(diào)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但材料強(qiáng)度低、脆性等劣勢使其不能得到廣泛認(rèn)可。聚氨醋類材料 具有固化速度可調(diào)，抗壓、粘結(jié)強(qiáng)度高W及初性好等優(yōu)點(diǎn)，但材料本身成本高且可燃，再加 上材料反應(yīng)放熱量大，近年來因聚氨醋加固材料引發(fā)的安全生產(chǎn)事故多達(dá)幾十起。比如，究 煤趙樓煤礦、霍州礦業(yè)=交河煤礦、淮北臨換礦、晉煤集團(tuán)長平礦、趙莊礦等都發(fā)生因材料 放熱量過多引起材料、煤體燃燒，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害和損失；為此，近年來出 現(xiàn)了無機(jī)-有機(jī)復(fù)合加固材料，但材料的反應(yīng)溫度仍然較高（200毫升總體積下材料的最高 反應(yīng)溫度一般為110°c-130°c之間），而且材料力學(xué)性能呈脆性，給煤礦的安全生產(chǎn)仍帶來 較大危害。
[0003] 目前改善加固材料放熱性的途徑主要添加惰性稀釋劑或吸熱組分，可W實(shí)現(xiàn)最高 反應(yīng)溫度降低在Iioc左右。但運(yùn)樣處理一方面造成材料力學(xué)性能的損失，另一方面容易造 成材料的不均勻性，造成加固材料的分層影響施工等問題。為此，選擇合適的多功能添加劑 產(chǎn)品，不僅能顯著降低材料的最高反應(yīng)溫度，而且能改善材料的脆性力學(xué)性能是一個有利 的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種多功能添加劑，并將其應(yīng)用在煤礦 加固材料中。本發(fā)明的多功能添加劑，不僅能顯著降低加固材料的最高反應(yīng)溫度，而且能改 善材料力學(xué)脆性，制得具有初性的煤礦加固材料。本發(fā)明的多功能添加劑W憐酸S醋、鄰苯 二甲酸醋、高級脂肪酸甲醋等為原料組成，且該添加劑與煤礦加固材料的相容性好，在加固 材料的組分中穩(wěn)定性好。 陽〇化]本發(fā)明所述的一種多功能添加劑，其特征在于，其組成如下：
[0006] 所述多功能添加劑包括2% -15%憐酸S醋、5% -40%鄰苯二甲酸醋和45% -75% 高級脂肪酸甲醋；
[0007]W上為重量百分含量。
[0008] 其中，所述憐酸=醋優(yōu)選為憐酸=下醋、憐酸=乙醋、憐酸=苯醋中的任一種或幾 種的混合，優(yōu)選溶液型憐酸=乙醋、憐酸=下醋中的一種或二者混合；進(jìn)一步優(yōu)選憐酸=下 醋。
[0009] 所述鄰苯二甲酸醋優(yōu)選為鄰苯二甲酸二下醋、鄰苯二甲酸二辛醋的一種或二者混 合，優(yōu)選鄰苯二甲酸二下醋。
[0010] 所述高級脂肪酸甲醋優(yōu)選為油酸甲醋、硬脂酸甲醋、亞油酸甲醋、棟桐酸甲醋中的 任一種或幾種的混合，優(yōu)選油酸甲醋和亞油酸甲醋中的一種或二者混合。
[0011] 本發(fā)明所述的一種多功能添加劑是由憐酸S醋、鄰苯二甲酸醋和高級脂肪酸醋組 合而成，可W用于有機(jī)-無機(jī)復(fù)合加固材料中，能顯著降低材料的最高反應(yīng)溫度，改善材料 的初性。
[0012] 本發(fā)明所述的一種多功能添加劑制備方法，包含W下步驟：
[0013] 1)按W下質(zhì)量百分比稱取原料：2% -15%憐酸S醋、5% -40%鄰苯二甲酸醋和 45% -75%高級脂肪酸甲醋；
[0014] 。將步驟1)中各原料混合，用攬拌機(jī)常溫下攬拌5min-10min，混合均勻即可。
[0015] 本發(fā)明所述添加劑在有機(jī)-無機(jī)煤礦加固材料中的應(yīng)用，其特征在于，采取W下 步驟：直接將多功能添加劑與煤礦加固材料中的異氯酸醋類組分W重量比3:7混合，攬拌 混合均勻構(gòu)成A組分；將A組分與包含催化劑和娃酸鋼溶液的煤礦加固材料中剩下的組分 等體積混合，即可制得具有低放熱性的加固材料。
[0016] 本發(fā)明所述添加劑在有機(jī)-無機(jī)煤礦加固材料中的應(yīng)用，使得制備的煤礦用加固 材料，具有低于100°c的最高反應(yīng)溫度。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明提供的多功能添加劑，為均一 液體組分，不影響煤礦加固材料的穩(wěn)定性和現(xiàn)場施工；（2)制備的加固材料具有顯著降低 的最高反應(yīng)溫度，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性；（3)基本不降低材料的力學(xué)性能，且改善了材 料的初性。
【具體實(shí)施方式】
[0018] W下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但絕不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0019] 本發(fā)明重點(diǎn)考察加固材料的抗壓強(qiáng)度、最高反應(yīng)溫度和材料抗壓形變，其中抗壓 強(qiáng)度和最高反應(yīng)溫度的測試按照AQ1089-2011《煤礦加固煤巖體用高分子材料》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 進(jìn)行，具體性能結(jié)果列于表1。 陽〇2〇] 實(shí)施例1
[0021] 準(zhǔn)確稱量5%的憐酸S下醋、40%鄰苯二甲酸二下醋、20%油酸甲醋和35%亞油 酸甲醋，用攬拌器攬拌lOmin，混合均勻，即得多功能添加劑。將該添加劑與煤礦加固材料的 異氯酸醋組分（聚合MDI，具體牌號為PM-200)W重量比3:7混合，攬拌混合均勻構(gòu)成A組 分；將催化劑S乙醇胺燈EA)、雙嗎嘟二乙基酸值MD?。￤及助劑乙二醇和50Be。的液體娃 酸鋼攬拌（其中催化劑S乙醇胺燈EA)、雙嗎嘟二乙基酸值MD邸）W及助劑乙二醇均為少 量，主要為液體娃酸鋼攬拌）混合均勻構(gòu)成B組分。將A組分與B組分等體積混合，即可制 得低放熱性加固材料。并考察加固材料的最高反應(yīng)溫度、抗壓強(qiáng)度和抗壓形變。
[0022] W下實(shí)施例和對比例的加固材料與實(shí)施例1的組分相同。 陽〇2引 實(shí)施例2
[0024] 準(zhǔn)確稱量8%的憐酸S下醋、20%鄰苯二甲酸二下醋、40%油酸甲醋和32%亞油 酸甲醋，用攬拌器攬拌lOmin，混合均勻，即得多功能添加劑。將該添加劑與煤礦加固材料 的異氯酸醋組分W3:7混合，攬拌混合均勻構(gòu)成A組分；將A組分與包含催化劑的液體娃酸 鋼B組分等體積混合，即可制得約200毫升低放熱性加固材料。并考察加固材料的最高反 應(yīng)溫度、抗壓強(qiáng)度和抗壓形變。 陽0巧]對比例1
[00%] 準(zhǔn)確稱量100%鄰苯二甲酸二下醋，將該其與煤礦加固材料的異氯酸醋組分W3:7混合，攬拌混合均勻構(gòu)成A組分；將A組分與與包含催化劑的液體娃酸鋼B組分等體積 混合，即可制得約200毫升加固材料。并考察加固材料的最高反應(yīng)溫度、抗壓強(qiáng)度和抗壓形 變。
[0027] 對比例2
[0028] 將煤礦加固材料的異氯酸醋組分作為A組分與與包含催化劑的液體娃酸鋼B組分 等體積混合，即可制得約200毫升加固材料。并考察加固材料的最高反應(yīng)溫度、抗壓強(qiáng)度和 抗壓形變。 W29]表 1
[0030]
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的多功能添加劑可W用于制備煤礦用加固材料，與本領(lǐng)域已知的制備 加固材料進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：制備的加固材料具有顯著降低的最高反應(yīng)溫度，提高了煤礦 生產(chǎn)的安全性；基本不降低材料的力學(xué)性能，且改善了材料的初性。
[0032] 雖然本發(fā)明給出了具體實(shí)施方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的描述。很明顯，本領(lǐng)域技術(shù)人員 在不改變本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可W設(shè)想出很多變化和替代。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多功能添加劑，其特征在于，包括2% -15%磷酸三酯、5% -40%鄰苯二甲酸酯 和45% -75%高級脂肪酸甲酯；以上為重量百分含量。2. 按照權(quán)利要求1的一種多功能添加劑，其特征在于，所述磷酸三酯優(yōu)選為磷酸三丁 酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯中的任一種或幾種的混合。3. 按照權(quán)利要求1的一種多功能添加劑，其特征在于，所述磷酸三酯為溶液型磷酸三 乙酯、磷酸三丁酯中的一種或二者混合。4. 按照權(quán)利要求1的一種多功能添加劑，其特征在于，鄰苯二甲酸酯優(yōu)選為鄰苯二甲 酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯的一種或二者混合。5. 按照權(quán)利要求1的一種多功能添加劑，其特征在于，高級脂肪酸甲酯優(yōu)選為油酸甲 酯、硬脂酸甲酯、亞油酸甲酯、棕櫚酸甲酯中的任一種或幾種的混合。6. 按照權(quán)利要求1的一種多功能添加劑，其特征在于，高級脂肪酸甲酯優(yōu)選為油酸甲 酯和亞油酸甲酯中的一種或二者混合。7. -種多功能添加劑制備方法，包含以下步驟： 1) 按以下質(zhì)量百分比稱取原料：2% -15 %磷酸三酯、5 % -40 %鄰苯二甲酸酯和 45% -75%高級脂肪酸甲酯； 2) 將步驟1)中各原料混合，用攪拌機(jī)常溫下攪拌5min-100min，混合均勻即可。8. 權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)所述的多功能添加劑用于有機(jī)-無機(jī)復(fù)合加固材料。9. 權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)所述的多功能添加劑用于有機(jī)-無機(jī)復(fù)合加固材料的方法， 其特征在于，采取以下步驟：直接將多功能添加劑與煤礦加固材料中的異氰酸酯類組分以 重量比3:7混合，攪拌混合均勻構(gòu)成A組分；將A組分與包含催化劑和硅酸鈉溶液的煤礦加 固材料中剩下的組分等體積混合，即可制得具有低放熱性的加固材料。
【專利摘要】一種多功能添加劑、制備方法及其在煤礦加固材料中的應(yīng)用，屬于煤礦加固材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤礦加固材料的多功能添加劑、其制備方法及其在煤礦加固材料中的應(yīng)用。涉及一種多功能添加劑，其目的是為了降低加固材料的最高反應(yīng)溫度，并可改善加固材料脆性力學(xué)性能。本發(fā)明的一種多功能添加劑，按質(zhì)量百分比包括的組成有：2％-15％磷酸三酯、5％-40％鄰苯二甲酸酯和45％-75％高級脂肪酸甲酯；本發(fā)明的制備方法，包括以下步驟：稱取各原料；混合攪拌均勻即可。本發(fā)明的制備方法簡單，可用于制備煤礦用加固材料，材料具有低于100℃的最高反應(yīng)溫度，基本不降低材料的力學(xué)性能，且改善了材料的韌性。
【IPC分類】C09K8/467
【公開號】CN105154042
【申請?zhí)枴緾N201510540949
【發(fā)明人】王繼勇, 于維雨, 翟晶, 王玉超, 郭建明, 孔令坡, 陳楊, 單體霞, 馬磊
【申請人】煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日