一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料及其施工工艺的制作方法

1.本发明涉及堵漏技术领域，具体涉及一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料及其施工工艺。


背景技术：

2.为了保证生产安全，目前大多数矿井都是采用普通的喷射混凝土或砂浆来封闭巷道，以解决围岩风化、锚杆(锚索)和金属网锈蚀以及瓦斯涌出等问题。采用传统的混凝土材料喷涂巷道，作业困难，喷浆流量小，水泥、砂子等材料的运输量大，不易于井下施工，而且喷涂后的巷道容易层裂、冒片、浆皮，失去封闭作用，后期维护因难；而采用新型化学材料喷涂巷道，材料制备工艺复杂，材料成本十分昂贵，因而只适用于局部封堵，难以大范围应用。因此，研究一种经济、实用、封闭、防风化、防锈蚀巷道堵漏涂料，并构建高效、自动化的井下快速堵漏系统显得十分必要。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，运输量小，成本低，封堵效果好。
4.本发明的目的之二是提供上述增韧型喷涂堵漏风密闭材料的施工工艺，施工作业简单，施工效率高。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一方面，本发明提供一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下质量百分比的组分组成：氧化钙32～33.5％，二氧化硅10～11.5％，氧化铝2～4％，氧化铁1.5～3％，膨胀剂0.4～1.0％，阻燃剂0.5～1％，聚合物乳液1～3％，其余为水。
7.优选的，所述增韧型喷涂堵漏风密闭材料由以下质量百分比的组分组成：氧化钙32.5％，二氧化硅10％，氧化铝3％，氧化铁2％，膨胀剂0.8％，阻燃剂0.8％，聚合物乳液1.5％，其余为水。
8.优选的，所述膨胀剂为聚丙烯酸钠、纤维素醚类、瓜尔胶中的一种或多种。
9.优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、多聚磷酸铵、锡酸锌、硼酸锌、季戊四醇中的一种或多种。
10.优选的，所述聚合物乳液为苯丙乳液和/或丙烯酸酯乳液。
11.优选的，所述氧化钙的粒径为150～250目。
12.另一方面，本发明还提供上述增韧型喷涂堵漏风密闭材料的施工工艺，具体步骤是：
13.(1)拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石墙角的岩渣、堆积物；
14.(2)检查煤矿专用湿料喷浆机及配套设备，同时检查风水管及电路是否正常；
15.(3)使用高压水对巷道表面进行冲刷；
16.(4)首先将满足要求的水按配比加入搅拌桶内，开动气源输出动力，开启搅拌桶上
的球阀，关闭其他球阀，压缩空气使气动马达推动搅拌器旋转，加入密闭材料进行充分搅拌，当搅拌完成，调低搅拌转速，保持低速搅拌；开启搅拌桶出料阀，将浆料输送至喷浆机螺旋泵，然后开启螺旋泵，喷射手操作喷头喷浆；
17.(5)喷浆结束后及时清理现场杂物，冲刷设备和管路。
18.优选的，步骤(4)中搅拌时间为5～8min。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.1、本发明的喷涂堵漏风密闭材料能够在煤岩体、金属、木材等表面高度粘结，附着力较强，喷涂到煤岩表面后形成聚合物涂层，能有效封闭闭墙及煤岩巷道表面裂隙，阻断漏风，隔绝空气；
21.2、本发明的喷涂堵漏风密闭材料形成的涂层具有优越的塑性及延展性，拉伸率超过100％，不易开裂，对巷道表面动态变形有良好的应变能力；同时，该材料可抑制巷道表面风化，同时有效防止锚杆(锚索)、托盘及金属网等金属材料锈蚀问题；
22.3、本发明的喷涂堵漏风密闭材料施工效率高，综合工时投入不及水泥喷浆五分之一；运输量小，喷涂相等规模的巷道，材料运量不及水泥砂浆运量的二十分之一。
附图说明
23.图1为井下煤岩巷道表面喷涂效果图。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
25.以下实施例中的所使用的原料均为市售商品，且所使用的氧化钙的粒径为150～250目。
26.实施例1
27.一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙330份，二氧化硅110份，氧化铝30份，氧化铁16份，聚丙烯酸钠10份，氢氧化铝6份，苯丙乳液10份，水488份。
28.制备方法：将所有粉料放在搅拌器中混合均匀，加水搅拌5min，倒入苯丙乳液继续搅拌均匀，即得到增韧型喷涂堵漏风密闭材料。
29.实施例2
30.一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙325份，二氧化硅100份，氧化铝30份，氧化铁20份，聚丙烯酸钠8份，氢氧化铝8份，丙烯酸酯乳液15份，水494份。
31.制备方法：与实施例1相同。
32.实施例3
33.一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙335份，二氧化硅100份，氧化铝20份，氧化铁30份，聚丙烯酸钠4份，氢氧化铝8份，丙烯酸酯乳液30份，水471份。
34.制备方法：与实施例1相同。
35.实施例4
36.一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙320份，二氧化硅115份，氧化铝25份，氧化铁15份，羟丙基瓜尔胶8份，氢氧化铝6份，氢氧化镁4份，丙烯酸酯乳液20份，水492份。
37.制备方法：与实施例1相同。
38.实施例5
39.一种增韧型喷涂堵漏风密闭材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙335份，二氧化硅105份，氧化铝20份，氧化铁28份，羧甲基纤维素醚9份，多聚磷酸铵3份，氢氧化铝6份，季戊四醇1份，苯丙乳液30份，水463份。
40.制备方法：与实施例1相同。
41.对比例1
42.一种堵漏喷涂材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙330份，二氧化硅110份，氧化铝30份，氧化铁16份，聚丙烯酸钠10份，氢氧化铝6份，水498份。
43.制备方法：将所有粉料放在搅拌器中混合均匀，加水搅拌5min混合均匀，即得到堵漏喷涂材料。
44.对比例2
45.一种堵漏喷涂材料，由以下重量份的组分组成：氧化钙325份，二氧化硅100份，氧化铝30份，氧化铁20份，聚丙烯酸钠8份，氢氧化铝8份，水509份。
46.制备方法：与对比例1相同。
47.将实施例1-5制备的增韧型喷涂堵漏风密闭材料和对比例1-2制备的常规堵漏喷涂材料分别进行相应的试验研究，按照aq 1088-2011《煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件》测试其使用性能表现，结果如表1所示：
48.表1测试结果
[0049][0050]
由表1可知，通过比对可知，本发明实施例制备的密闭材料在粘结强度、拉伸强度、拉断伸长率、可重复弯折次数方面均明显优于对比例，这是由于本发明引入聚合物乳液，兼
顾刚性颗粒和聚合物凝胶的双重优势，既能减少堵漏过程中堵漏材料不必要的损失，又能在漏层良好地填充、堆叠、膨胀，更好地适应不同尺寸的裂缝，聚合物与粉料相互发生化学反应，引起材料分子之间的力学性能改变，抗拉与抗弯折强度增加，柔性增加，变形能力提高，耐水性提高。此外，比较实施例1-5可知，实施例2的增韧效果最好，说明在合适的配比下，各原料可以发挥最佳的协同增效作用。
[0051]
此外，由于配方中添加了阻燃剂，通过高温火焰烘烤堵漏材料喷涂层，表现出优越的阻燃性能，无明火，无阴燃，仅表面碳化。
[0052]
本发明还提供上述增韧型喷涂堵漏风密闭材料的施工工艺，具体步骤是：
[0053]
(1)拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石墙角的岩渣、堆积物；
[0054]
(2)检查煤矿专用湿料喷浆机及配套设备，同时检查风水管及电路是否正常；
[0055]
(3)使用高压水对巷道表面进行冲刷；
[0056]
(4)首先将满足要求的水按配比加入搅拌桶内，开动气源输出动力，开启搅拌桶上的球阀，关闭其他球阀，压缩空气使气动马达推动搅拌器旋转，加入密闭材料进行充分搅拌，搅拌5～8min即可；当搅拌完成，调低搅拌转速，保持低速搅拌；开启搅拌桶出料阀，将浆料输送至喷浆机螺旋泵，然后开启螺旋泵，操作人员操作喷头喷浆；
[0057]
喷浆时，先从一个方向喷一遍，待材料基本凝固后再从另一方向复喷一遍，根据需要可复喷两次，把煤壁裂隙和金属网四周喷均匀。喷浆时坚持先顶后帮，从上向下的顺序进行。
[0058]
(5)喷浆结束后及时清理现场杂物，冲刷设备和管路。
[0059]
图1为井下煤岩巷道表面喷涂效果图，由图1可知，浆料在煤岩体表面高度粘结，附着力较强，能有效封闭煤岩巷道表面，防治漏风进入及有害气体外溢。