[发明专利]一种矿用快凝高强度加固材料及制备方法和使用方法

说明书

本发明提供一种矿用快凝高强度双组分加固材料及制备方法和使用方法，包括A料和B料；按质量份数计，A料中的组分包括：硫铝酸盐水泥55～75份，偏高岭土2‑15份，粉煤灰2‑10份，悬浮剂1‑5份，萘系减水剂1‑5份，缓凝剂1‑5份；按质量份数计，B料中的组分包括：普通硅酸盐水泥40～60份，石膏粉5‑25份，纳米二氧化硅2‑10份，氧化钙2‑8份，复合添加剂1‑10份。本发明加固材料利用固体废弃物粉煤灰，降低成本，通过掺入偏高岭土、纳米二氧化硅，与水泥中的水化产物氢氧化钙反应，加快了水泥的水化反应速率，生产大量C‑S‑H凝胶，同时填充了凝胶中的结构空隙，使得材料结构更加紧实，增大了材料的抗压强度。

技术领域

本发明涉及矿山类材料技术领域，尤其涉及了一种煤矿井下应用快凝高强度双组分加固材料及制备方法和使用方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，随着煤矿的开采，矿井的冒顶片帮事故不断增加，给煤炭的开采带来了严重影响。因此，采煤过程中对煤岩体进行加固已显得特别重要。矿用加固材料能够将破碎的煤岩体固结成完整的整体，因此其不仅用于采煤、掘进工作面冒顶、片帮治理，同时在工作面过断层、陷落柱、构造带等异常区也有很大应用，有效地增加了煤炭开采的效率。

传统的加固材料有无机加固和有机加固材料两类。有机加固材料反应温度高，价格昂贵；无机加固材料固化时间长，抗压强度低。因此，对加固材料的进一步优化改性势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用快凝高强度双组分加固材料及制备方法和使用方法，来解决目前市场上同类型材料强度低、凝固慢的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种矿用快凝高强度加固材料，包括A料和B料；按质量份数计，A料中的组分包括：硫铝酸盐水泥55～75份，偏高岭土2-15份，粉煤灰2-10份，悬浮剂1-5份，萘系减水剂1-5份，缓凝剂1-5份；

按质量份数计，B料中的组分包括：普通硅酸盐水泥40～60份，石膏粉5-25份，纳米二氧化硅2-10份，氧化钙2-8份，复合添加剂1-10份。

优选的，所述悬浮剂为硅酸镁铝、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和十二烷基硫酸钠中的一种或多种的混合物。

优选的，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、蔗糖、葡萄糖酸钠和乙二胺四乙酸中的一种或多种的混合物。

优选的，所述复合添加剂由下述质量份数的原料制备而成：

进一步的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或多种的混合物。

进一步的，所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、亚硫酸氢钠和异丙醇中的一种或多种的混合物。

所述的矿用快凝高强度加固材料的制备方法，将A料中的组分按比例混合，搅拌均匀，得到A料；将B料中的组分按比例混合，搅拌均匀，得到B料；A料和B料分别包装储存，得到所述加固材料。

所述复合添加剂的制备方法为：

(1)向反应釜中加入丙烯磺酸钠、聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、甲基丁烯二酸和聚乙二醇甲基丙烯酸酯，水，加热搅拌均匀；

(2)向反应釜中滴加入引发剂、链转移剂，加热并保温，加入氢氧化钠调节产物pH至中性；

(3)取步骤(2)中产物置于容器中，分别加入三异丙醇胺、硫氰酸钠和偏铝酸钙，搅拌均匀即得。

优选的，所述步骤(1)中加热温度为50-60℃，所述步骤(2)中加热温度为70-80℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：