一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用，涉及一種含無機(jī)黏結(jié)劑的組合物及其應(yīng)用，特別是涉及一種用于空穴充填的含無機(jī)黏結(jié)劑的粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用。其目的是為了提供一種成型溫度低、固結(jié)快、密度小、發(fā)泡倍數(shù)大的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用。本發(fā)明的無機(jī)粉體發(fā)泡材料包括：水泥、石膏粉、粉煤灰粉、磨細(xì)礦渣粉、石英粉、硅灰粉、碳酸鹽粉末、發(fā)泡劑、促凝劑粉末。本發(fā)明的原料易于獲得、產(chǎn)品易于保存；使用時操作簡便、成型溫度低、固結(jié)快、密度小、發(fā)泡倍數(shù)大。本發(fā)明用于煤礦井下填充或井下滅火等領(lǐng)域。
【專利說明】一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含無機(jī)黏結(jié)劑的組合物及其應(yīng)用，特別是涉及一種用于空穴充填 的含無機(jī)黏結(jié)劑的粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著煤礦采礦工業(yè)的發(fā)展，對井下采煤安全要求越來越高。目前，我國用在煤礦井 下的有機(jī)高分子充填材料高達(dá)5000噸，這種高分子材料主要有酚醛樹脂類充填材料、聚氨 酯類充填材料等等。中國發(fā)明專利CN103627136A介紹了一種煤礦充填密封用高分子發(fā)泡 材料，這種發(fā)泡材料以酚醛樹脂結(jié)構(gòu)為主體，主要運(yùn)用于井下空穴和空洞位置進(jìn)行充填處 理。有機(jī)高分子充填材料充填速度快、充填倍數(shù)高、施工快捷，已經(jīng)得到許多煤礦認(rèn)可。但 是，有機(jī)高分子充填材料反應(yīng)溫度高，在高瓦斯礦井里使用存在嚴(yán)重的安全隱患；另外，一 般高分子充填材料為了達(dá)到阻燃性能要求，都要摻入阻燃劑成分，這種阻燃劑成分著火產(chǎn) 生煙霧，會使自救器失效，容易出現(xiàn)生命危險。有機(jī)高分子充填材料價格昂貴，不利于煤礦 生產(chǎn)成本控制。中國發(fā)明專利CN103553482A和CN102850003B均介紹了使用無機(jī)材料作 為井下充填材料使用，但是上述兩種無機(jī)充填材料發(fā)泡倍數(shù)小或者不發(fā)泡，發(fā)泡原理是采 用化學(xué)發(fā)泡形式，會產(chǎn)生對井下有害的氣體如氧氣（對廢舊巷道、小窯老區(qū)、工作面架后有 害）、本體凝結(jié)時間長、成型慢、固化成型后密度大、對頂?shù)装鍓毫Υ蟮仍颍贿m合煤礦井 下快速充填的要求。也起不到有效空間有效密封密閉的要求，以及起到有效的防滅火作用。
[0003] 目前，在其他行業(yè)的類似產(chǎn)品如發(fā)泡水泥、泡沫混凝土等硅酸鹽類輕質(zhì)材料由于 其操作工藝復(fù)雜，材料強(qiáng)度發(fā)展緩慢、產(chǎn)品氧氣等特點(diǎn)，并不適合在煤礦井下使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成型溫度低、固結(jié)快、密度小、發(fā)泡倍數(shù)大的 空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其按質(zhì)量份數(shù)包括以下原料： 20-60份的水泥、10-40份的石膏粉、10-20份的粉煤灰粉、10-20份的硅灰粉、1-10份的碳酸 鹽粉末、1-5份的發(fā)泡劑和5-10份的促凝劑粉末。
[0006] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的水泥為硅酸鹽水 泥、普通娃酸鹽水泥、礦澄水泥、粉煤灰水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥中 的一種或多種。
[0007] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的石膏粉為無水石 膏粉、半水石膏粉、氟石膏粉中的一種或多種。
[0008] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的粉煤灰粉為一級 粉煤灰粉、二級粉煤灰粉中的一種或兩種。
[0009] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的硅灰粉為金屬硅 粉、高純硅粉、納米硅粉中的一種或多種，其細(xì)度為400-3000目。
[0010] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的碳酸鹽粉末為碳 酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、碳酸氫鈣、碳酸鋰、碳酸鎂中的一種或多種。
[0011] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的發(fā)泡劑為粉劑，其 為松香皂發(fā)泡劑、動物蛋白發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑中的一種或多種。
[0012] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，所述的促凝劑粉末為硅 酸鈉粉末、硅酸鉀粉末、亞硝酸鈉粉末、氫氧化鈉粉末、氫氧化鈣粉末、鋁礬土水泥、硫酸鋁 粉末中的一種或多種。
[0013] 可選的，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，按質(zhì)量份數(shù)還包括 0. 1-10份的磨細(xì)礦渣粉。
[0014] 可選的，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，按質(zhì)量份數(shù)還包括 0. 1-10份的石英粉。
[0015] 本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其用于煤礦井下填充或井 下滅火。
[0016] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，所述的井下填充， 包括以下步驟：
[0017] -、將本發(fā)明空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的原料加入攪拌器，攪拌混合 15min，即制得干粉混合物；
[0018] 二、將步驟一中制得的產(chǎn)品與水按照質(zhì)量比為1:1-3進(jìn)行混合，通過螺桿式注漿 泵高速攪拌和連續(xù)輸出，即可形成泡沫漿，將泡沫漿置于需要填充的位置。
[0019] 本發(fā)明的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料及其應(yīng)用與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 如下有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，原料易于獲得，全部為粉體 材料，使用干粉防潮袋包裝，可減少生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲存成本；且不受地域影響，如在北方 冬季材料不會受凍。
[0021] 2、本發(fā)明所用發(fā)泡劑為粉劑，材料使用時直接與水混合攪拌發(fā)泡，屬于純物理發(fā) 泡，不產(chǎn)生任何對煤礦井下有害的氣體如氧氣、二氧化碳等。
[0022] 3、本發(fā)明的產(chǎn)品成型溫度低，幾乎不產(chǎn)生熱量，反應(yīng)溫度小于40°C，特別適合高瓦 斯、高溫礦井充填密封處理。本發(fā)明的產(chǎn)品克服了有機(jī)高分子充填材料反應(yīng)溫度高、含有有 害成分危害人員安全等缺點(diǎn)。
[0023] 4、本發(fā)明的產(chǎn)品固結(jié)快，可達(dá)到2分鐘不流動，快速成型，濕密度小于300kg/m3,可 用于井下空穴充填。
[0024] 5、本發(fā)明用水量大，水灰比可達(dá)到2?3倍質(zhì)量比，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)的用水量，可 應(yīng)用于高溫礦井防滅火。
[0025] 6、本發(fā)明采用螺桿泵設(shè)備連續(xù)式攪拌注漿，粉劑與水通過泵送即可得到泡沫漿， 無需預(yù)先制泡，簡化了成型工藝，而且同時可做到連續(xù)式施工。
[0026] 7、本發(fā)明的應(yīng)用操作簡單方便，材料發(fā)泡性能可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需求調(diào)整，所得充 填體具有發(fā)泡倍數(shù)大，可達(dá)到15倍，材料成型后自重輕，不會對頂、底板造成過多的壓力， 達(dá)到煤礦井下安全要求。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料按表1-3中序號1-3的原料制備。
[0029] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其用于井下冒落區(qū)、空穴 和架后大體積充填。其按以下步驟進(jìn)行：
[0030] 一、將原料加入攪拌器，攪拌混合15min，即制得干粉混合物；
[0031] 二、將步驟一中制得的干粉混合物與水按照質(zhì)量比為1:2進(jìn)行混合，通過螺桿式 注漿泵高速攪拌和連續(xù)輸出，即可形成泡沫漿，將泡沫漿通過注漿管路置于井下冒落區(qū)、空 穴和架后大體積位置進(jìn)行充填。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料按表1-3中序號4-6的原料制備。
[0034] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其用于上下隅角快速充 填，按以下步驟進(jìn)行：
[0035] 一、將原料加入攪拌器，攪拌混合15min，即制得干粉混合物；
[0036] 二、將步驟一中制得的干粉混合物與水按照質(zhì)量比為1:2. 5進(jìn)行混合，通過螺桿 式注漿泵高速攪拌和連續(xù)輸出，在運(yùn)輸管路口制得泡沫漿，泡沫漿注入上下隅角事先打好 的框架內(nèi)即可完成充填。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料按表1-3中序號7-9的原料制備。
[0039] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其用于煤礦井下著火或高 溫區(qū)域充填密封，按以下步驟進(jìn)行：
[0040] 一、將原料加入攪拌器，攪拌混合15min，即制得干粉混合物；
[0041] 二、將步驟一中制得的干粉混合物與水按照質(zhì)量比為1:3進(jìn)行混合，通過螺桿式 注漿泵高速攪拌和連續(xù)輸出，即可形成泡沫漿，將泡沫漿通過注漿管路注入到井下著火區(qū) 或高溫區(qū)域進(jìn)行充填密封和防滅火。
[0042] 實(shí)施例4
[0043] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料按表1-3中序號10-12的原料制 備。
[0044] 本實(shí)施例的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其用于井下臨時密閉墻快 速充填密封支護(hù)，按以下步驟進(jìn)行：
[0045] 一、將原料加入攪拌器，攪拌混合15min，即制得干粉混合物；
[0046] 二、將步驟一中制得的干粉混合物與水按照質(zhì)量比為1:1進(jìn)行混合通過螺桿式注 漿泵高速攪拌和連續(xù)輸出，即可形成泡沫漿，將泡沫漿通過注漿管路注入事先做好的密閉 墻內(nèi)，可快速完成臨時密、閉墻的充填密、封支護(hù)。
[0047] 表1實(shí)施例1-4中使用的水泥、石膏粉和粉煤灰粉
[0048]

【權(quán)利要求】
1. 一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：按質(zhì)量份數(shù)包括以下原料： 20-60份的水泥、10-40份的石膏粉、10-20份的粉煤灰粉、10-20份的硅灰粉、1-10份的碳酸 鹽粉末、1-5份的發(fā)泡劑和5-10份的促凝劑粉末。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：所述 的水泥為娃酸鹽水泥、普通娃酸鹽水泥、礦澄水泥、粉煤灰水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水 泥、鐵鋁酸鹽水泥中的一種或多種；所述的石膏粉為無水石膏粉、半水石膏粉、氟石膏粉中 的一種或多種；所述的粉煤灰粉為一級粉煤灰粉、二級粉煤灰粉中的一種或兩種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：所述 的硅灰粉為金屬硅粉、高純硅粉、納米硅粉中的一種或多種，其細(xì)度為400-3000目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：所述 的碳酸鹽粉末為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、碳酸氫鈣、碳酸鋰、碳酸鎂中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：所述 的發(fā)泡劑為粉劑，其為松香皂發(fā)泡劑、動物蛋白發(fā)泡劑、植物蛋白發(fā)泡劑中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料，其特征在于：所述 的促凝劑粉末為硅酸鈉粉末、硅酸鉀粉末、亞硝酸鈉粉末、氫氧化鈉粉末、氫氧化鈣粉末、鋁 礬土水泥、硫酸鋁粉末中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料， 其特征在于：其按質(zhì)量份數(shù)還包括0. 1-10份的磨細(xì)礦澄粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料， 其特征在于：其按質(zhì)量份數(shù)還包括0. 1-10份的石英粉。
9. 一種權(quán)利要求1所述的空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其特征在于：用 于煤礦井下填充或井下滅火。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種空穴充填水硬性無機(jī)粉體發(fā)泡材料的應(yīng)用，其特征在 于：所述的井下填充，包括以下步驟： 一、 將權(quán)利要求1中所述的原料加入攪拌器，攪拌混合15min，即制得干粉混合物； 二、 將步驟一中制得的干粉混合物與水按照質(zhì)量比為1:1-3進(jìn)行混合，通過螺桿式注 漿泵高速攪拌和連續(xù)輸出，即可形成泡沫漿，將泡沫漿置于需要填充的位置。
【文檔編號】C04B22/14GK104478367SQ201410831997
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】吳懷國, 韓德強(qiáng), 魏宏亮 申請人:北京瑞諾安科新能源技術(shù)有限公司