无卤聚氨酯注浆加固材料的性能研究

为解决有机注浆加固材料有机氯含量高,导致以煤炭资源为原料的化工企业中变换催化剂中毒失活的问题。采用一步合成法,以自研发的无卤阻燃剂为原料,制备了无卤聚氨酯注浆加固材料,表现出优异的力学性能、阻燃性能和稳定性能。红外光谱表征结果表明,制备的加固材料具备聚氨酯聚合物交联结构,在山西晋煤寺河煤矿应用结果表明,该材料可有效控制矿井中冒顶片帮等事故的发生,保证煤矿回采安全性。同传统聚氨酯材料相比,制备的无卤聚氨酯加固材料卤素含量低至272 mg/kg,有效地解决了煤化工企业中变换催化剂中毒失活的问题。     

矿用聚氨酯加固材料黏结性能研究及应用

针对普通聚氨酯注浆加固材料(PU)卤素含量高,造成煤化工企业催化剂中毒失活的问题,合成了一种反应型无卤有机注浆加固材料(PU-NH);借助极限氧指数(LOI),探究PU-NH的阻燃性能;通过热重差示扫描量热分析(TG-DSC)和锥形量热分析, 探究PU-NH的热稳定性和燃烧性能。结果表明：PU-NH为难燃材料,与PU相比,PU-NH表现出更优异的热稳定性能,且PU-NH烟释放量降低了39.3%,一氧化碳释放量降低了50.75%。材料燃烧后炭渣的扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)的表征结果表明：PU-NH燃烧后炭渣呈“蜂窝状”结构,燃烧时表面形成一层蓬松而致密的炭层,可有效隔绝氧气,并降低热传导速率,这是材料表现出良好阻燃性能的根本原因;同时,PU-NH炭渣中碳元素高,也有利于炭层的形成,提高了耐氧化能力。煤矿井下注浆试验结果表明,PU-NH的性能高于煤矿加固煤岩体用高分子材料的行业标准,加固后可有效提高煤岩体承载能力,保障工作人员生命安全。

     

矿用硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料的微观结构解析

为了深入解析矿用硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料的微观结构,并了解微观结构对宏观强度的影响规律;推断了该体系涉及的主要反应及反应过程;利用扫描电子显微镜(SEM)表征了复合体系的微观相分布,利用能谱分析仪(EDS)并采用面扫法定性地表征了元素富集状态,同时采用点扫法定量表征了各相所含主要元素及原子百分比;研究了微观结构对宏观强度的影响规律。结果表明:硅酸盐改性聚氨酯固结体呈现三相分布,分别是高分子连续相、硅酸聚合物(或二氧化硅)微球相和碳酸钠针晶相;微观结构上无序的相分布易造成应力集中,宏观上表现为材料力学强度下降。     

巷道注浆加固材料的应用性能研究

巷道煤岩体内部渗流场既能够供给缝隙水与气体流通,还能够针对内部浆液的流动情况进行管控.由于渗透性存在差异,若是应用以往的水泥灌注材质展开灌浆,缝隙和煤岩体表层生成连贯的通道,水泥浆液会顺着缝隙溢出,造成灌浆质量较差.若是应用化学浆液,能够良好的达到加固要求,不过会增加资金投入,使用数量过多容易破坏地下水体,严重违背了环...     

聚氨酯基注浆加固材料大样反应温度及释放气体试验研究

注浆加固材料在预防和解决井下煤（岩）体冒顶、片帮等问题时具有独特作用,而聚氨酯和硅酸盐改性聚氨酯是应用最广泛的2类材料。针对这2类注浆加固材料,为掌握其在大体积注浆下反应放热规律和释放毒害气体种类,研究了材料种类、注浆量、测试点位置等对材料最高反应温度的影响,对比了不同注浆量及相同注浆量不同注浆材料的放热规律。结果表明:材料种类对最高反应温度影响较大,100 kg注浆量下硅酸盐改性聚氨酯材料最高反应温度约106 ℃,聚氨酯材料最高反应温度约140 ℃。实验室条件下,注浆量对聚氨酯材料最高反应温度的影响不大,在100 kg和500 kg下最高反应温度均在140 ℃左右。同时,注浆量、材料种类和测试位置等对材料散热速率具有显著影响。     

高活性粉煤灰注浆材料性能和应用

高活性粉煤灰注浆材料是以工业废料粉煤灰为主体,配合其它具有胶凝增强和提高早期强度的外掺料,以及能改善浆液性能使之满足注浆施工作业要求的外加剂,经特殊加工而成的一种新型注浆材料。该材料与普通硅酸盐水泥用于注浆工程相比有流动性好、凝结时间适当、抗压强度较高、结石率高的特点,经在静压注浆和高压旋喷注浆工程中的初步应用,取得了较好的效果。     

温度及硫酸盐溶液对新型注浆材料性能影响及机理研究

采矿环境复杂化程度的提高促进着注浆材料的发展。 为了研究拌合水温度和不同类型的硫酸盐溶液对硫铝酸盐水泥(CSA)注浆材料性能和水化产物的影响,测定了材料的凝结时间、水化热、质量损失和强度劣化等性能指标,并通过 TG-DTA、XRD 和 SEM 对材料的水化过程、水化产物、腐蚀产物和微观结构等进行了分析。 研究结果表明:拌合水温对材料的凝结时间和水化热影响较大,水温越高,凝结时间越短,水化速率越快,水化热温度越高;拌合水温越高,早期强度越高,但是后期强度越低;硫酸盐溶液会降低 CSA 材料的质量和强度,材料劣化率在硫酸镁溶液中最大,复合溶液次之,硫酸钠溶液中最小;拌合水温主要影响材料水化速率、水化产物形态、数量和结构致密性,而不影响水化产物类型;硫酸盐溶液侵蚀主要是将 CSA 主要水化产物钙钒石( AFt)晶体腐蚀为不具粘结性的腐蚀产物。上述研究成果能为 CSA 注浆材料性能提升和应用范围推广提供理论指导。     

低黏度脲醛注浆加固材料的研制及应用

研究了脲醛树脂的反应机理以及甲醛释放的途径,通过聚乙烯醇(PVA)改性脲研制的醛树脂加固材料具有黏度低、可注性强、强度高的特性,用于微细颗粒状及粉末状的极破碎松软煤岩体加固时,可注入细小颗粒及粉状破碎煤岩体内,能显著提高破碎体的完整性和强度,加固效果显著.通过现场试验验证,该加固材料应用于煤矿井下可有效控制井下环境污染.     

矿用化学注浆材料物理力学性能研究及其应用

 化学注浆材料物理力学性质及应用     

聚氨酯注浆封孔技术在松软煤层瓦斯抽放中的应用

针对传统封孔方法在松软煤层瓦斯抽放封孔时,存在质量差、衰减快、预抽期长的问题,对聚氨酯注浆封孔技术进行试验研究,结果表明,采用聚氨酯注浆封孔技术后,钻孔瓦斯抽放浓度能够达到90％以上,比传统封孔方法提高了4.3倍,有效地解决了抽放钻孔瓦斯浓度偏低的问题.     

斜井巷道锚注加固技术研究

以某矿风井巷道围岩松散破坏的维护技术为例,从提高围岩整体结构强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。对锚注工艺的流程、材料设备、施工措施作了详尽的论述,并用数值模拟软件UDEC模拟分析注浆技术的关键因数。研究水泥浆液比例与注浆压力对浆液扩散范围的影响。从现场实践的效果来看,注浆技术的采用提高了浅部岩体的围岩强度,改善了力学性能,从而使巷道在采用锚索支护时,能够显著提高锚索的锚固力,形成有效的承载结构。验证了锚注支护理论。     

Research on rheological properties of micro－fine grouting cement

This article studies the influence of the fineness of cement, fly ash ( FA), its com-posite admixture and the amount and way mixed with superplasticizer on the rheological prop-erties of micro-fine cement (MC). By means of modern instruments and technologies ( such as XRD, SEM, laser granulometer and superficial-potential apparatus etc. ), the article stud-ies the mineral compositions, the appearance character of grains, particle size distribution and superficial potential of FA and its composite materials. And through that, the reducing mechanism of FA is thoroughly analyzed. The study shows that FA and its composite admix-ture are excellent components which can effectively improve the rheological properties of mi-cro-fine cement, and that the superplasticizer has a saturation point and the mixing way of it has a great influence on the rheological properties.     

地面返流注浆堵水技术及应用研究

在对注浆堵水技术研究及水害治理实践的基础上,提出了地面返流注浆堵水技术,就其治理掘进巷道突水、采煤工作面突水和隐伏构造突水的堵水机理和关键技术作了探讨,进行了工程应用,结果表明,宿驾窑煤矿和吴村煤矿采用地面返流注浆堵水技术后,堵水率分别为98％和100％,效果明显.     

松散软岩巷道锚注支护注浆材料配比试验研究

对于松散、整体强度极低的砂砾岩巷道,采用锚注支护是一种经济、有效的措施,注浆材料及适宜的浆液配合比的确定是其中一个重要环节。通过对水泥浆、超细水泥浆和水泥水玻璃浆进行的一系列浆液性能室内试验,探寻了水灰比和掺合比对浆液性能的影响规律。根据试验结果对比分析,水灰比为0.8的普通硅酸盐水泥浆和体积比1∶1水灰比0.8∶1的水泥水玻璃浆液对松散软弱砂砾岩巷道进行现场注浆试验和锚注支护较为适宜。     

钻遇复杂溶洞群注浆处置材料室内试验研究

以潇水某盾构掘进工程段为案例,研究解决岩溶地质条件下注浆材料配比的关键问题。在试验前期使用粘土、砂石和水泥等原料开展了一系列预实验,在此基础上通过就地取土的方式进行膏浆配比因素的正交试验。试验结果表明,干土和水胶比是对膏浆抗压强度影响最大的因素;膏浆坍落度的主要影响因素是水胶比,而干土和砂的掺量对坍落度的贡献相当;在抗压强度方面,贡献度依次为水胶比>干土>砂。综合考虑膏浆性能参数和经济性,建议选用6号（A2B1C3）膏浆作为本次施工的填充注浆材料。研究结果表明,利用施工现场的粘土和机制砂制备膏浆可以满足设计院对岩溶填充材料的性能指标要求。     

动压巷道锚注加固技术应用研究

以某矿石门巷道受上部煤层工作面跨采影响条件下的维护技术为例,对巷道破坏的原因进行了分析,从提高围岩强度的角度出发,提出了在原支护条件下对被保护巷道进行注浆加固的方案。从现场实践的效果来看,注浆技术的采用提高了浅部岩体的围岩强度,改善了力学性能,从而使巷道在采用锚杆支护时,能够显著提高锚杆的锚固力,形成有效的承载结构,降低采动影响围岩变形的程度。     

锚注加固技木在煤建多修复中的应用

2302进风巷在施工过程中,发现部分已掘巷道压力显现明显,变形较大,无法满足安全和生产需要,通过采取锚注加固技术修复后,保证了巷道安全稳定,实现了2302工作面顺利回采.