[发明专利]煤矿井下巷道用干混喷浆材料及制备方法

说明书

技术领域

煤矿井下巷道用干混喷浆材料及制备方法，本发明涉及一种煤矿井下巷道施工用喷浆材料及该材料的制备技术领域。

背景技术

中国近30年的经济发展取得世界瞩目的成就，但同时高速发展的经济对能源的需求也越来越大。目前国内石油不能满足经济发展需要，加大对国内储量丰富的煤炭资源的开发是目前我国的一项战略国策。

长期以来，在煤炭资源开采过程中，安全生产设施和工人劳动环境改善措施的投入比重很小。其中井下粉尘污染严重，井下粉尘主要来自开采现场的煤尘和用于井下巷道支护的水泥砂浆粉尘。据有关资料，全世界的尘肺病患者，中国就占了将近1/2，而中国的尘肺病患者，煤矿工人又占其中一半。我国煤矿企业职工每年死于尘肺病的患者，是矿难和其他工伤事故的3倍还多。因此治理井下粉尘污染，保障采煤工人的身体健康是目前安全产煤的重要事宜。此外，由于井下巷道支护砂浆和混凝土质量不稳定而造成的我国矿井巷道内岩石掉落、局部塌方、巷道透水和瓦斯事故频频发生，给安全采煤和保障国民经济高速发展能源用煤带来极大的阻碍，成为国家亟需解决的重大事情。

煤矿井下巷道是采煤和运煤的必经之道，为保证巷道畅通和采煤工人的安全生产，必须对巷道进行支护，一般是采用水泥砂浆或者混凝土对巷道岩石表面进行喷浆，水泥砂浆固化后，起到防止岩石塌落，以及防止地下水渗漏入巷道，和阻止瓦斯泄漏，美化巷道等作用。性能优良的井下巷道支护喷浆材料对于井下采煤安全生产具有重要意义。

国内目前的煤矿井下巷道喷浆材料是将水泥、沙、石子等运入矿井下，现场干混搅拌，然后用喷浆机，采用风力输送方式，在喷浆机的枪口处，与水混合，喷射到开采后的层面岩层上，水泥材料固化后，起到封闭支护的作用。

目前我国煤炭企业的开采巷道全部使用现场搅拌水泥喷浆材料的工艺技术。这种现场干法搅拌方式有以下缺点：

1、在井下开采现场，干法搅拌水泥砂石，水泥砂石等粉尘的污染大，对现场工人的身体危害大，严重污染井下环境；

2、现场搅拌，搅拌机产生的噪音大，对操作人员的听力危害大；

3、现场搅拌，操作人员不容易严格控制水泥砂石子等的配比，对喷浆材料的质量控制不严格，容易造成质量事故的隐患；另外喷浆材料的粘附性差，喷射到岩面后容易产生落地料，造成大量浪费，一般回弹落地料超过30％；喷浆材料的性能单一，无法做到使喷浆材料具有高粘附性、防水性、防开裂、加固支撑性与一体；

4、现场搅拌，需要占用井下宝贵的巷道场所，比如堆放水泥，砂石等，影响巷道断面和运输间隙，影响采煤主业的施工速度，容易堵塞巷道造成事故隐患；

5、喷浆的厚度要求厚，一般在10-20厘米厚，喷上去粘结性差，回弹大，落地料多，造成喷浆材料浪费严重，同时砂浆凝结慢，支护作用发挥慢。

6、喷浆材料固化后，由于配料单一，成分中刚性组分居多，材料刚性脆性大，柔性不足，随着井下巷道的地质运动或者再次开采中的放炮等震动，极容易造成传统喷浆材料的开裂脱落，继而可能造成进一步的渗漏水、瓦斯溢出、支护砂浆坍塌等隐患，不能真正起到其应有的防护作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种无须在施工现场混合搅拌、无任何粉尘和环境污染、保障施工人员身心健康、实现文明施工的适于煤矿井下巷道用的低粉尘、高粘性，克服现有传统喷浆材料粘结性差、回弹大、落地料多、易开裂、不具备防渗漏水和防瓦斯泄漏等功能的干混喷浆材料以及干混喷浆材料的制备方法。填补现有技术的一项空白。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：煤矿井下巷道用干混喷浆材料，包括水泥、石英砂或石粉、碳酸钙、纤维素醚、聚丙烯纤维，其特征在于：(重量份数)为：

水泥                        100份

石英砂或石粉                150～300份

重质碳酸钙                  0～50份

羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)    0.2～0.3份

聚合物干乳                  10～20份

聚丙烯纤维    0.1～0.2份

氟硅酸锌      5～10份

减水剂        0.5～0.7份

早强剂        0.2～0.3份

聚合物干乳为醋酸乙烯酯与叔碳酸乙烯酯或乙烯或丙烯酸酯等的二元或三元共聚物。

减水剂为聚萘磺酸甲醛缩合物减水剂。

聚丙烯纤维为0.5～1.0mm单丝。

早强剂为聚羧酸系早强剂。