一种用于破碎煤体加固的注浆材料，由A、B两种溶液组成，A：聚硅溶液，由摩尔比小于1.5、游离甲醛含量≤3mg/100g的E
1.一种用于破碎煤体加固的注浆材料，其特征在于：该注浆材料，由A溶液和B溶液两种溶液组成；其中A溶液为聚硅溶液，包括：脲醛树脂和硅溶胶，按质量比2:1配合，在20~30摄氏度温度条件下混合生成质量浓度为30～45%的乳白色聚硅溶液，再加入聚硅溶液特制增韧剂4%,增韧剂为邻苯二甲酸酯（DOP）、磷酸甲苯二苯酯(CDP)质量比为1.2:0.8常温液体混合物，作为注浆材料的主液；所述的脲醛树脂的固含量为35～40%，摩尔比小于1.5：1，游离甲醛含量≤3mg/100g的E₀级环保脲醛树脂；所述的硅溶胶的质量浓度为30～40%，硅溶胶pH值8～9，平均粒径7～24nm，比表面积140～400m²/g，粘度17～20cp；B溶液为固化剂，包括氯化钙和氧化淀粉，其中氯化钙的纯度为90%，分别向氯化钙和氧化淀粉中加入纯净水拌制成水溶液，氯化钙水溶液的质量浓度为4%~10%；氧化淀粉的水溶液的质量浓度为5%~12%，按1:1质量配比，在常温下混合；A溶液和B溶液的质量比为4：1～5：1；混合后能在几分钟～2小时内迅速固化并形成强度。技术领域
本发明涉及一种对强度比较低的破碎煤岩体的注浆加固材料，特别是一种用于破碎煤体加固的注浆材料。
背景技术
破碎煤岩是工作面开采和巷道掘进中经常遇到的工程难题。我国破碎顶板煤层所占比例重大，根据对38个主要矿务局的调查，属于破碎顶板（相当于顶板分类中的1类顶板）的煤层储量占这些局的54.5％。因此，在回采工作面极易产生冒顶事故。煤岩体巷道在开采和掘进过程中，一般存在以下安全问题：①在煤岩体严重破碎地段，巷道顶煤和部分直接顶在全巷道宽度上冒落，片帮深度大，施工难度大，安全状况差，易造成事故；②巷道顶部冒落后形成空洞，积存大量瓦斯，给通风和瓦斯管理带来很多困难，存在事故隐患；③在冒落空洞内施工木垛勾顶作业极其危险，局部施工的木垛接顶效果差或不接顶，支架因顶梁空支处于失稳状态，在迎头冒顶时，易造成支架砸坏或推垮。对破碎煤岩进行有效处理，通常的处理方法一种是增加支护材料，另一种就是注水泥浆。增加支护材料对采煤支架的移动带来很大的影响，又不能从根本上解决冒顶问题；水泥浆又因其可注性差等工程性质影响，而达不到注浆加固效果。所以，寻找新注浆达到加固煤岩具有重要的研究意义。目前，用于破碎煤体加固的化学注浆材料(如双组分的聚亚胶脂注浆材料)，其在使用过程中存在以下3个方面的问题：1）粘度高，流动性差，只适合于破碎煤体工作面迎头局部短距离（<5m）的注射注浆，不适合在回风巷和进风巷的长钻孔注浆。针对大工作面的整体注浆，其加固效果大大受到限制；2）价格昂贵，目前市场价格在3万—4万/吨之间，不适合工作面的注浆量较大的破碎煤体加固工程应用。3）需要专门的进口注浆机具。4）其他类别注浆材料存在易燃、易爆的潜在危险。
发明内容
本发明的目的是要提供一种：加固煤矿破碎煤体时价格低廉、环保、高强、安全的用于破碎煤体加固的注浆材料。本发明的目的是这样实现的：该注浆材料，由A溶液和B溶液两种溶液组成；其中A溶液为聚硅溶液，包括：脲醛树脂和硅溶胶，按质量比2:1配合，在20~30摄氏度温度条件下混合生成质量浓度为30～45%的乳白色聚硅溶液，再加入聚硅溶液特制增韧剂4%，作为注浆材料的主液；所述的脲醛树脂的固含量为35～40%，摩尔比小于1.5，游离甲醛含量≤3mg/100g的E₀级环保脲醛树脂；所述的硅溶胶的质量浓度为30～40%，硅溶胶PH值8～9，平均粒径7～24nm，比表面积140～400m²/g，粘度17～20cp；B溶液为固化剂，包括氯化钙和氧化淀粉，其中氯化钙的纯度为90%，分别向氯化钙和氧化淀粉中加入纯净水拌制成水溶液，氯化钙水溶液的质量浓度为4%~10%；氧化淀粉的水溶液的质量浓度为5%~12%，按1:1质量配比，在常温下混合；A溶液和B溶液的质量比为4：1～5：1。有益效果，由于采用了上述方案，脲醛树脂胶体是高度分散的分散体系,其分散粒子尺寸在0.1xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="26"/>～10xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="26"/>xa0之间。由于胶体的粒子有很大的比表面,xa0体系的自由能也很高,xa0所以,xa0粒子有自动聚集以降低体系表面能的趋势,xa0属热力学不稳定体系,xa0而其稳定性取决于粒子之间的吸引力和排斥力。粒子碰撞有两种结果,xa0一种是斥力大于引力,xa0溶胶仍保持原状,xa0另一种是引力大于斥力,xa0引起聚结,xa0所以在粒子浓度很低,xa0达不到一定的表面积和表面能时,xa0不会自动发生聚结,xa0在不含电解质或电解质浓度很低的溶胶内,xa0溶胶粒子间的排斥力足以阻止粒子间自动聚集,xa0从而保持原状。相反,xa0若以上两种浓度达到某种匹配,xa0就会出现聚结仍致凝固。脲醛树脂中,xa0存在有质子化甲醛双吸附层,xa0在树脂贮存期起着稳定剂的作用。由于此质子化甲醛双吸附层的保护膜作用,xa0使胶体粒子发生聚集的有效碰撞机会大大下降了,xa0故而有较长的贮存期。然而,xa0一旦有电解质的介入,xa0固化过程就会加快。以强酸弱碱盐为例,xa0电解质溶解,xa0以正负离子进入胶液,xa0使胶液Pxa0H出现先下降又回升再下降的变化。原因是强酸根离子的作用,xa0使pHxa0下降,xa0但酸根立即与双吸附层的外层作用,xa0作用结果使pHxa0值回升,xa0同时被暴露的内质子层与胶液中的OH-xa0作用,xa0致使整个双吸附层破坏,xa0胶料之间有效碰撞大幅度提高,xa0发生聚结,xa0甲醛释放,xa0H+xa0留在胶液中,xa0pHxa0再次下降。从贮存的角度考虑,xa0脲醛树脂胶都是在弱碱性的条件下放置,xa0这样可以保护此双吸附层的稳定,xa0从而有一定的贮存期。xa0硅溶胶ph值在8~12之间，比表面积为50~400m²/g，粒径范围在1-100nm之间，与一般粒径0.1~10ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="25"/>的乳液相比粒径小的多，因此，硅溶胶的加入对脲醛醛树脂有3个方面的作用①能够脲醛树脂溶液保持较好的弱碱环境，增加其保质期。②硅溶胶颗粒更容易分散到树脂中，进一步提高混合溶液固结后的力学性质。③硅溶胶和脲醛树脂固化都属于微观粒子的聚结和沉降过程，因此在固化剂氯化钙等溶液作用下，改变了脲醛树脂和硅溶胶稳定共存的弱碱环境，分别使得脲醛树脂和硅溶胶聚结沉降并形成各自三维网状结构，这种三维网状结构相互交错，最终凝胶和固化。加固煤矿破碎煤体时价格低廉、环保、高强、安全，达到了本发明的目的。优点：本发明的固煤注浆新材料，其价格在0.6万～0.9万/吨，其初始粘度小在20cp左右，具有良好的渗透性和较高固结强度，不带电,不燃烧，粘度低，耐高温，保质期长，不燃烧，不污染环境，安全可靠，在固化剂和增韧剂作用下能迅速固化成型，凝胶时间根据现场施工情况随时可调，调节范围广，可用国产普通注浆泵注浆，使用简洁方便。可应用于煤矿井下采煤领域遇到的孤岛工作面破碎煤体、断层带破碎煤体等破碎煤岩体的注浆加固。
具体实施方式
实施例1：该注浆材料，由A溶液和B溶液两种溶液组成；其中A溶液为聚硅溶液，包括：脲醛树脂和硅溶胶，按质量比2:1配合，在20~30摄氏度温度条件下混合生成质量浓度为30～45%的乳白色聚硅溶液，作为注浆材料的主液；所述的脲醛树脂的固含量为35～40%，摩尔比小于1.5，游离甲醛含量≤3mg/100g的E₀级环保脲醛树脂；所述的硅溶胶的质量浓度为30～40%，硅溶胶PH值8～9，平均粒径7～24nm，比表面积140～400m²/g，粘度17～20cp；xa0B溶液为固化剂，包括氯化钙和氧化淀粉，其中氯化钙的纯度为90%，分别向氯化钙和氧化淀粉中加入纯净水拌制成水溶液，氯化钙水溶液的质量浓度为4%~10%；氧化淀粉的水溶液的质量浓度为5%~12%，按1:1质量配比，在常温下混合；A溶液和B溶液的质量比为4：1～5：1；混合后能在几分钟～2小时内迅速固化并形成强度。取固含量35%、E0级的脲醛树脂4000Kg，质量浓度为35%硅溶胶4000xa0Kg，置于反应釜中，加温至30度，反应10分钟，即生成聚硅溶液。作为A液；取质量比为：5:10:85，由纯度高于90%GaCL₂、氧化淀粉、纯净水拌制而成的水溶液100xa0Kg作为B液；。利用国产普通化学注浆泵，A/B溶液按体积比A:B=4:1，在压力条件下，灌注入煤、岩体中，等其固化即可。1）脲醛树脂作为注浆材料，实践证明脲醛树脂摩尔比小于1.5时浆液很难固化凝胶。本发明聚硅溶液由摩尔比小于1.5的甲醛含量≤3mg/100g的E₀级环保脲醛树脂，脲醛树脂固含量35～40%，与质量浓度为30～40%硅溶胶，硅溶胶PH值8～12，平均粒径7～20nm，比表面积140～400m²/g，粘度17～20cp，按质量比5:1在30～40摄氏度温度条件下混合反应生成的质量浓度为30～45%的乳白色聚硅溶液，硅溶胶细微的颗粒，能有效的渗透到脲醛树脂的活性基团（-CH2OH、-NH-、-CH2-O-CH2-）中，在其凝胶交联形成稳定的三维网状结构与硅溶胶凝胶形成网状结构相互交错。可以作为破碎煤体加固的主要材料。2）实践证明摩尔比小于1.5的脲醛树脂由于其不易凝胶固化，不宜作为注浆材料，但摩尔比小于1.5的脲醛树脂多为环保型树脂，因此本注浆材料加入硅溶胶和氯化钙固化剂后，使得环保型脲醛树脂得以应用。2）固化剂：由纯度高于90%氯化钙、氧化淀粉、纯净水拌制而成的水溶液。其质量比为：（4~10）:（5~12）:（91~78）。3）该注浆材料在固结后其最大抗压强度可达14MPa以上，干粘结强度达3MPa以上。4）该浆液在使用时固化后具有较高强度，不燃烧，不带电，不污染环境安全可靠，可应用于煤矿井下采煤领域遇到的孤岛工作面破碎煤体、断层带破碎煤体、强度比较低的破碎煤体的注浆加固。实施例2：取固含量39%、E0级的脲醛树脂4000Kg，质量浓度为40%硅溶胶1000xa0Kg，置于反应釜中，加温至25度，反应10分钟，即生成聚硅溶液。作为A液；取质量比为：10:12:78，由纯度高于90%GaCL₂、氧化淀粉、纯净水拌制而成的水溶液100xa0Kg作为B液；利用国产普通化学注浆泵，A/B溶液按体积比A:B=5:1，在压力条件下，灌注入煤、岩体中，等其固化即可。实施例3：取固含量30%、E0级的脲醛树脂4000Kg，质量浓度为37%硅溶胶1000xa0Kg，置于反应釜中，加温至20度，反应10分钟，即生成聚硅溶液。作为A液；取质量比为：6:8:84，由纯度高于95%GaCL₂、氧化淀粉、纯净水拌制而成的水溶液100xa0Kg作为B液；利用国产普通化学注浆泵，A/B溶液按体积比A:B=5:1，在压力条件下，灌注入煤、岩体中，等其固化即可。利用国产普通化学注浆泵，A/B溶液按体积比A:B=5:1，在压力条件下，灌注入煤、岩体中，等其固化即可。