一种矿山支护乳体喷浆材料及支护喷浆施工方法

摘要

本发明公开了一种矿山支护乳体喷浆材料及支护喷浆施工方法，矿山支护乳体喷浆材料的基料，它的组份包括水玻璃和石粉，其重量配比为1∶0.2－1.2。还可以是包括水玻璃、滑石粉和石英粉，其重量配比为1∶0.2－1.0∶0.1－0.5。基料的制备方法按上述组份及重量配比将水玻璃和滑石粉或水玻璃和石英粉或水玻璃、滑石粉和石英粉置入研磨机中研磨并通入蒸汽，使研磨机中的液体磨至饱和乳浆状即可。将基料和的固化剂通过管道分别与乳体喷枪连接，基料和固化剂分别进入乳体喷枪混合腔内混合均匀后经混合喷孔喷射到巷道壁、顶板上实现喷射支护。它从根本上彻底解决了喷射支护材料的粉尘环境，无回弹量，粘结力强，阻燃，凝固速度快强度高，施工成本低等。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山井下支护材料，确切说是一种主要应用于煤矿井下支护的矿山支护乳体喷浆材料及支护喷浆施工方法。

背景技术

煤矿、冶金等领域中井下开采的巷道支护，现已普通采用锚喷支护，喷射混凝土材料是锚喷支护施工中的必要工序。由于喷射混凝土料时施工粉尘大，严重影响操作人员的健康，并由于喷射混凝土材料的回弹率高等不足，本领域技术人员提供了多种材料以改进喷射环境及支护质量。例如：以煤矸石为骨料的喷射材料加水湿喷，虽可降低喷射施工成本，回弹量下降，粉尘只比以前稍有下降。而且已有的喷射材料的厚度一般均在70-150毫米之间，易出现开裂、脱落等不足；还有已公开的喷射材料，添加大量的化学物质，其不足也较为明显：易产生静电引起爆炸，阻燃性能较差，成本高，与井煤的亲合力较差等，至今也无法在煤井下推广使用。

发明内容

本发明的目的是，提供一种矿山支护乳体喷浆材料及支护喷浆施工方法，它从根本上彻底解决了喷射支护材料的粉尘环境，无回弹量，粘结力强，防火、防水、防静电、阻燃、不挥发，凝固速度快强度高，操作简便、施工成本低等。

本发明为完成上述目的，首先提供的矿山支护乳体喷浆材料，一种矿山支护乳体喷浆材料的基料，它的组份包括水玻璃和石粉，水玻璃和石粉的重量配比为1∶0.2-1.2。所述的一种矿山支护乳体喷浆材料的基料的进一步方案的组份是水玻璃和滑石粉的重量配比为1∶0.2-1.2。其组份还可以是水玻璃和石英粉的重量配比为：1∶0.2-1.2。其组份还可以是包括水玻璃、滑石粉和石英粉，水玻璃、滑石粉和石英粉的重量配比为1∶0.2-1.0∶0.1-0.5。其组份也可以是水玻璃和滑石粉的重量配比为1∶0.4-1.15。矿山支护乳体喷浆材料的基料的制备方法，按上述组份及重量配比将水玻璃和滑石粉或水玻璃和石英粉或水玻璃、滑石粉和石英粉置入研磨机中研磨，在研磨的同时通入蒸汽，使研磨机中的液体磨至饱和乳浆状即可。

本发明所述的与矿山支护乳体喷浆材料的基料共同使用的矿山支护乳体喷浆材料的固化剂，它有下列组份：饱和水溶性聚酯、水溶性氯盐、多元醛及苯丙乳液，饱和水溶性聚酯和水溶性氯盐按重量比1∶1制成饱和磺酸盐聚酯，饱和磺酸盐聚酯与多元醛和苯丙乳液的重量配比为：1∶0.2-0.6∶0.3-0.9。

本发明所述的矿山支护乳体喷浆材料的支护喷浆施工方法，将92％-98％的矿山支护乳体喷浆材料的基料和2％-8％的矿山支护乳体喷浆材料的固化剂，通过管道分别与乳体喷枪连接，乳体喷枪的基料入口直径为φ6-11mm，固化剂入口直径为φ0.8-1.8mm，基料和固化剂分别进入乳体喷枪混合腔内混合均匀后经混合喷孔喷射到巷道壁、顶板上实现喷射支护。乳体喷枪有壳体，壳体内设置混合腔，混合腔内安装喷管，喷管中间开置通孔，壳体的前端安装混合喷头，混合喷头上开设混合喷孔，混合喷孔与混合腔相通，乳体进料腔与混合腔相通。进料腔与混合腔之间有一倾角。

本发明所述的矿山支护乳体喷浆材料有两种产品，一种是基料，另一种是固化剂，两种产品分别制作，施工时在乳体喷枪内按比例混合喷出。

本发明所述矿山支护乳体喷浆材料的基料中所述的石粉是指滑石粉和石英粉。石英粉的制作是将石英粉碎成粉末状，过200目筛即可。水玻璃与滑石粉或水玻璃与石英粉组合均可，水玻璃也可以与滑石粉和石英粉组合，当水玻璃与滑石粉组成本发明所述的基料时，其粘度及强度可达到较好的质量要求。本发明所述的矿山支护乳体喷浆材料的基料，其比重≥1.3，其产品形态为饱和乳浆状。

本发明所述与矿山支护乳体喷浆材料的基料共同使用的矿山支护乳体喷浆材料的固化剂中所述的组份水溶性氯盐是指：氯化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铝、氯化锌、氯化铜、氯化钠、氯化钡、氯化铜、氯化亚铁等所有水溶性氯盐。所述的多元醛也可用二元醛、二元醇替代，苯丙乳液也可用纯丙乳液替代，优选多元醛和苯丙乳液。本发明所述固化剂的制备方法是：将饱和水溶性聚酯和水溶性氯盐按重量比1∶1制成饱和磺酸盐聚酯。再将饱和磺酸盐聚酯和多元醛或二元醛及苯丙乳液或纯丙乳液按本发明所述重量配比置入反应釜中混合制成固化剂，其产品为液剂态状。

本发明的贡献在于：为矿山井下喷射支护提供了一种无粉尘的乳浆体喷浆材料，使粉尘施工的环境彻底改变。本发明所述的乳体喷浆材料的基料，在乳体喷枪口处能以雾状、束状、集束状、细射流状均匀射出，其流动性好，粘结力强，能在φ25mm左右管路进行远距离输送，固化后的强度高，喷射无回弹等。本发明所述的固化剂，具有无毒、无腐蚀、不挥发、阻燃、防水、防静电、固化速度快、韧性好、强度高等优点，与本发明所述的基料共同使用，喷射凝固干燥后，不出现开裂、脱落等现象，喷射乳体喷浆材料的厚度一般在3-11毫米，即可达到隔离煤层，防止风化、防水防止自燃、提高支护强度等要求。

本发明采用所述的基料和固化剂按照本发明所述的施工方法喷射支护，彻底改变了作业环境，施工速度快，无粉尘，无回弹量，并大量节约能源，无需风压机，可以杜绝工人职业病的发生，同时，可减轻劳动强度，降低施工成本等，喷射到巷道壁、顶板等处后几十秒内即可凝固。

附图说明

附图1是本发明施工设备结构示意图。

附图2是附图1中I部放大结构示意，主要示意本发明所述乳体喷枪结构。

具体实施方式

一、本发明所述矿山支护乳体喷浆材料的基料具有以下多种实施例：

1、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.4。

2、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.45。

3、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.6。

4、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶1.2。

5、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶1.15。

6、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶1.1。

7、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.7。

8、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.9。

9、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.8。

10、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶1.0。

11、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.2。

12、水玻璃与滑石粉的重量配比为：1∶0.3。

13、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.2。

14、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.3。

15、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.4。

16、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.45。

17、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.6。

18、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶1.2。

19、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶1.15。

20、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶1.1。

21、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.7。

22、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.9。

23、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶0.8。

24、水玻璃与石英粉的重量配比为：1∶1.0。

25、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.2∶0.2。

26、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.6∶0.6。

27、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.8∶0.4。

28、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶1.0∶0.1。

29、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.2∶0.5。

30、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶1.0∶0.2。

31、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.5∶0.4。

32、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.8∶0.2。

33、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.8∶0.2。

34、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.7∶0.2。

35、水玻璃、滑石粉及石英粉的重量配比为：1∶0.6∶0.3。

上述各组份的重量配比均按照如下方法制做：

将水玻璃和滑石粉或水玻璃和石英粉或水玻璃、滑石粉和石英粉置入滚筒研磨机中研磨，在研磨的同时通入蒸汽，在通蒸汽下研磨40-180分钟，优选80-130分钟，使研磨机中的液体磨至较好的饱和乳体浆状即可。

二、本发明所述矿山支护乳体喷浆材料的固化剂的组份有下列多种实施例：

固化剂的组份为：饱和水溶性聚酯、水溶性氯盐、多元醛及苯丙乳液，其中饱和水溶性聚酯和水溶性氯盐按重量比1∶1制成饱和磺酸盐聚酯，然后按将饱和磺酸盐聚酯与多元醛、二元醛或二元醇和苯丙乳液或纯丙乳液的重量配比按下述重量配比实施：

1、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.2∶0.3。

2、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.6∶0.9。

3、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.2∶0.9。

4、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.6∶0.3。

5、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.6。

6、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.5∶0.8。

7、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.4∶0.7。

8、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.7。

9、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.7。

10、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.5∶0.8。

11、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.6∶0.3。

12、饱和磺酸盐聚酯、多元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.6。

13、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.6∶0.9。

14、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.5∶0.8。

15、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.6。

16、饱和磺酸盐聚酯、二元醛、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.7。

17、饱和磺酸盐聚酯、二元醇、纯丙乳液的重量配比为：1∶0.3∶0.7。

18、饱和磺酸盐聚酯、二元醇、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.6∶0.9。

19、饱和磺酸盐聚酯、二元醇、苯丙乳液的重量配比为：1∶0.2∶0.9。

上述水溶性氯盐是氯化钠、氯化钙、氯化锌、氯化镁、氯化铜、氯化铁、氯化铝、氯化亚铁、氯化钾、氯化钡等，优选氯化钠、氯化钙。例如：将饱和水溶性聚酯和氯化钠按重量比1∶1制成饱和磺酸盐聚酯。将饱和水溶性聚酯和氯化钙按1∶1制成饱和磺酸盐聚酯。将饱和水溶性聚酯和氯化铁按1∶1制成饱和磺酸盐聚酯。将饱和水溶性聚酯和氯化锌按1∶1制成饱和磺酸盐聚酯。将饱和水溶性聚酯和氯化镁按1∶1制成饱和磺酸盐聚酯等。

三、本发明所述的矿山支护乳体喷浆材料的支护喷浆施工方法如下：

将本发明所述的基料和本发明所述的固化剂，按重量百分比分别通过管道与乳体喷枪连接，基料是92％-98％，固化剂是2％-8％，基料和固化剂同时送入乳体喷枪内。如：基料是97％，固化剂是3％。基料是96％，固化剂是4％。基料是92％，固化剂是8％。基料是94％，固化剂是6％。基料是95％，固化剂是5％等。为了控制基料与固化剂进入喷枪内的流量等指标，设计基料入口直径为φ6-11mm，优选入口直径φ8-φ10mm。固化剂入口直径为φ0.8-φ1.8mm，优选入口直径为φ1-φ1.2mm。基料和固化剂分别进入乳体喷枪的混合腔内混合均匀后经混合喷孔喷射到巷道的壁、顶板等处实现喷射支护。喷射时，基料的喷射量≥3m³/n，固化剂的喷射量≥0.3m³/n，固化剂压强大于基料压强。本发明所述的乳体喷枪有壳体17，壳体17内设置混合腔28，混合腔28内安装喷管27，喷管27中间开置通孔18，壳体17的前端安装混合喷头16，混合喷头16上开设混合喷孔29，混合喷孔29与混合腔28相通，乳体进料腔26与混合腔28相通。进料腔26与混合腔28之间有一倾角。

附图中，2是固化剂输入管，3是泵，4是固化剂容器，5是基料输入管，6是基料容器，7是传动轮，8是电机，9是皮带，10是传动轮，12是喷泥浆泵，13是手柄，14是压力表，15是基料输送管，它一端与喷泥浆泵连接，另一端与乳体喷枪连接，19是螺丝，20是安装压头，21是开关，23是阀，24是进料腔壳体。