本發(fā)明涉及一種水泥、聚氨酯復合礦井填充材料，特別是一種快速發(fā)泡成型礦井填充材料的制備及其在礦井中的應用。
背景技術(shù)：
：我國煤儲量高、質(zhì)量好、使得煤炭成為我國的主要能源，在國民經(jīng)濟能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導地位，在我國生產(chǎn)和消費的一次能源中煤炭約占74％。煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的這種主體地位未來幾十年不會改變。我國煤礦資源豐富，地域分布廣，煤礦數(shù)量多，煤層地質(zhì)條件差異大，規(guī)模和技術(shù)裝備水平也不同。再加上煤礦井下是半封閉的空間，煤礦采空區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)有毒有害氣體的積聚，水的涌入等，在不采取任何措施的情況下，采空區(qū)的有毒有害氣體、水會進入開采區(qū)，威脅礦工的生命安全，也給國家財產(chǎn)帶來巨大損失。有害有毒氣體的長期泄露也會造成煤炭的自燃，危害極大。因此，需對采空區(qū)進行封堵。要治理這些隱患，主要采用封堵技術(shù)。礦井填充材料是封堵技術(shù)必不可少的核心環(huán)節(jié)，其主要分為進口型和國產(chǎn)型。進口的有羅克休、馬麗散、艾格勞尼、米諾華等。國產(chǎn)的有黃泥灌漿材料、膠質(zhì)風筒簾布、高水充填材料、凝膠類封堵材料、及復合型粘合劑。采用進口的填充材料不僅成本較高，而且煤炭企業(yè)在市場上失去主動權(quán)，往往受制于人。而國產(chǎn)的填充材料往往存在施工強度高等缺點，而且填充材料的性能較差。因此，尋求一種性能較好且施工方便的礦井填充材料顯得極其重要。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種性能較好且施工方便礦井填充材料的制備方法及其在礦井中的應用。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種水泥-聚氨酯復合礦井填充材料，包括A組分與B組分按照質(zhì)量比為(100：5)混合的原料：A組分：B組分：發(fā)泡劑0.5～5份。進一步，所述水泥為普通硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥或高鋁水泥中的一種或幾種。進一步，所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、2,4-二異氰酸甲苯酯、甲代亞苯基、2,4-二異氰酸酯或4-甲基-1,3-亞苯基二異氰酸酯中的一種或幾種。進一步，所述聚醚醇為聚醚330、聚醚220或聚醚204中的一種或幾種。進一步，所述催化劑為叔胺類化合物或有機錫類化合物中的一種或幾種；所述叔胺類化合物為N，N二甲基苯胺或三乙醇胺；所述有機錫類化合物為二丁基錫二月桂酸酯或辛酸亞新。進一步，所述表面活性劑為有機硅泡沫穩(wěn)定劑；所述有機硅泡沫穩(wěn)定劑為聚二甲基硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷或聚環(huán)甲基硅氧烷。進一步，所述助劑為防老劑、光穩(wěn)定劑或阻燃劑；所述防老劑為防老劑1076或防老劑KY-405；所述光穩(wěn)定劑為紫外線吸收劑UV-326或光穩(wěn)定劑770；所述阻燃劑為硼酸鋅或四溴雙酚A。進一步，所述發(fā)泡劑為水或低沸點鹵代氫中的一種或幾種；所述低沸點鹵代氫為CClF3或C2Cl3F3。相應地，本發(fā)明給出了一種水泥-聚氨酯復合礦井填充材料的制備方法，包括下述步驟：按照質(zhì)量分數(shù)將5～30份的水泥、50～75份的異氰酸酯與100～125份的聚醚醇混合于反應器中，充分攪拌，再將質(zhì)量份數(shù)為1～5份的催化劑、0.5～3份的表面活性劑和0.5～10的助劑迅速加入到混合物中，即得A組分；B組分取發(fā)泡劑0.5～5份，將A組分與B組分按照質(zhì)量比為(100：5)混合即得礦井填充材料。本發(fā)明還給出了水泥-聚氨酯復合礦井填充材料的使用方法，是將A組分與B組分按照質(zhì)量比為(100：5)比例進行混合、噴涂在織物上即可。從測試結(jié)果可以證明，該水泥-聚氨酯復合礦井填充材料的發(fā)泡時間不大于129S，發(fā)泡倍率不小于7倍，所述水泥-聚氨酯復合礦井填充材料的拉伸強度>2.1Mpa，抗壓強度>3.3Mpa，表面電阻為8.23×105～51.22×105Ω，不小于8.23×105，氧指數(shù)>27％；附著力≥4B。本發(fā)明可以根據(jù)不同的填充類型調(diào)節(jié)不同的原料配比，從而制備出性能差異化的材料。整個施工過程，操作簡單。對設備操作人員要求不高。在使用過程中應注意風速、溫度對其的影響。當風速過大、溫度過低時，會對其使用效果產(chǎn)生不良影響。這種新型的礦井填充材料具有以下優(yōu)點：(1)該型礦井填充材料在制備的過程中，釋放的二氧化碳和部分熱量不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，從而造成環(huán)境污染。(2)制備的該型礦井填充材料的粘結(jié)性能良好，可以與礦井的煤層形成緊密的粘結(jié)。(3)該型礦井填充材料在制備的過程中靈活性強，根據(jù)不同的填充條件可以調(diào)整原料配比制備出不同性能的礦井填充材料。(4)在該型礦井填充材料的使用過程中，整個施工過程，操作簡單。對設備操作人員要求不高。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。1)本發(fā)明礦井填充材料的制備，包括下述步驟：按照質(zhì)量分數(shù)將5～30份的水泥、50～75份的異氰酸酯與100～125份的聚醚醇混合于反應器中，使用攪拌器充分攪拌，將質(zhì)量分數(shù)為1～5份的催化劑、0.5～3份的表面活性劑和0.5～10的助劑迅速加入到混合物中，即得A組分；B組分取發(fā)泡劑0.5～5份，將A組分與B組分按照質(zhì)量比為(100：5)混合即得礦井填充材料。將A組分與B組分按照質(zhì)量比為(100：5)比例進行混合、噴涂在織物上即可完成礦井填充。實施例配比如下表1附表1：不同原料配比實施例下述表1均以質(zhì)量分數(shù)計。2)礦井填充材料在煤礦中的應用按照質(zhì)量分數(shù)稱取5～30份的水泥、50～75份的異氰酸酯與100～125份的聚醚醇混合于反應器中，使用攪拌器充分攪拌，將份數(shù)為1～5份的催化劑、0.5～3份的表面活性劑和0.5～10的其他助劑迅速加入到混合物中。將這部分稱為A組分，將發(fā)泡劑稱為B組分，根據(jù)不同需要調(diào)節(jié)A、B組分，將兩者配比使用的礦井填充材料通過專業(yè)噴涂設備噴涂在織物上，織物可以是尼龍網(wǎng)、簾子布等。上述礦井填充材料在使用過程中，可以根據(jù)不同的填充類型調(diào)節(jié)不同的原料配比，從而制備出性能差異化的材料。整個施工過程，操作簡單。對設備操作人員要求不高。在使用過程中應注意風速、溫度對其的影響。當風速過大、溫度過低時，會對其使用效果產(chǎn)生不良影響。下面給出不同實施例礦井填充材料的性能來進一步說明本發(fā)明效果。附表2：制備的煤礦專用封堵填充材料實施例各性能檢測數(shù)據(jù)。項目實施例1實施例2實施例3實施例4發(fā)泡時間/s109118120129發(fā)泡倍率88107抗壓強度/MPa2.12.12.22.3拉伸強度/MPa3.33.94.14.3表面電阻Rs/×105Ω51.2219.809.718.23氧指數(shù)/％27283130從表2可以看出，本發(fā)明采用該型礦井填充材料能在較短時間內(nèi)對所需煤層進行填充，減少煤礦損失。制備水泥-聚氨酯復合礦井填充材料不僅表現(xiàn)出其發(fā)泡時間不大于129S，發(fā)泡倍率不小于7倍，拉伸強度>2.1Mpa,抗壓強度>3.3Mpa，表面電阻在8.23×105～51.22×105Ω，不小于8.23×105，氧指數(shù)>27％。而且還表現(xiàn)在它可以根據(jù)不同的需要所制備，因此它是一種加工性能性能良好的水泥-聚氨酯復合礦井填充材料。下面給出該復合礦井填充材料的附著力測試試驗來進一步說明本發(fā)明效果。其附著力測試方法為：用鋒利刀片(刀鋒角度為15°～30°)在測試樣本表面劃10×10個1mm×1mm小網(wǎng)格，每一條劃線應深及油漆的底層；用毛刷將測試區(qū)域的碎片刷干凈；用粘附力350g/cm2～400g/cm2的膠帶(3M600號膠紙或等同)牢牢粘住被測試小網(wǎng)格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測區(qū)域的接觸面積及力度；用手抓住膠帶一端，在垂直方向(90°)迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同試驗；U'I～-3qo結(jié)果判定：要求附著力≥4B時為合格。5B－劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點處均無油漆脫落；4B－在劃線的交叉點處有小片油漆脫落，且脫落總面積小于5％；3B－在劃線的邊緣及交叉點處有小片油漆脫落，且脫落總面積在5％～15％之間；2B－在劃線的邊緣及交叉點處有成片油漆脫落，且脫落總面積在15％～35％之間；1B－在劃線的邊緣及交叉點處有成片油漆脫落，且脫落總面積在35％～65％之間；0B－在劃線的邊緣及交叉點處有成片油漆脫落，且脫落總面積大于65％。最終測試結(jié)果為脫落總面積為4％，達到4B級，期測試結(jié)果符合要求。上述僅僅給出了較佳的實施例，本發(fā)明權(quán)利要求限定的數(shù)值保護范圍均能夠滿足獲得發(fā)泡時間2～3min左右，發(fā)泡倍率5～10倍，拉伸性能在>2.0Mpa的要求。任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3