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矿用新型无机轻质自发泡充填密闭材料研发成功

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矿用新型无机轻质自发泡充填密闭材料研发成功

发布日期:2021-03-03 15:45:46 作者:王国军 点击:4700

随着煤矿井下开采深度的逐渐增加,普遍存在围岩地压大、断层构造多、岩层松散易破碎和遇水膨胀等恶劣条件,巷道掘进过程中发生大范围冒顶事故比例逐步上升。冒顶事故处理不当,不仅影响掘进施工速度,还会引发二次冒顶和瓦斯等有害气体积聚,严重危害煤矿安全。传统治理巷道冒顶的方法包括金属支架木垛法、锚网喷法以及钻注法等,均存在操作不便且无法保障施工安全的问题;聚氨酯和酚醛树脂等有机高分子发泡材料,施工过程中释放刺激性有害气体,产生大量的热量而引起烧芯现象,已造成多起火灾事故,该类产品已被明令禁止使用。

一些无机发泡充填材料,虽然反应温度低、成本相对较低,但存在膨胀倍数低成型固化后比重大、成型过慢、凝结时间过长等性能不足之处,具体包括:

①比重大、发泡倍数低,不适合用于煤矿井下高冒区、上下隅角等充填密封密闭,高冒区的支护安全性难以达到。

②发泡倍数低、单方比重大,造成材料用料量较大,充填成本高。

③部分材料初凝时间过长,流动性过大,发泡体堆积性能很差,不适合在特定区域空间内充填密封密闭,或对特定区域的紧急快速充填密封的防灭需求。材料充填后容易坍塌流失到四处,无法快速充填密封特定的空间并有效地接顶实现整体性密闭,从而导致一系列的如瓦斯泄漏聚集、或火区复燃情况发生等安全隐患。而另一些现有充填材料的凝固时间过快、不便于远距离施工,对施工带来较大的人力成本和施工难度。

④充填质量不稳定的缺陷:泡沫渗透能力不足、无法良好地接顶、充填后存空隙、着力不够、难以达到可靠有效密封密闭的目的,尤其不适用于高冒区、上下隅角等处的充填处理。

山东安实绿色开采技术发展有限公司最新研发了一种用于密闭充填的轻质自发泡材料,该材料具有以下特点:

(1)常温自发泡:采用创新性无机发泡技术,材料加水搅拌后15min左右开始发泡,发泡后材料体积膨胀3~10倍,常温反应,常温固化,不向周围环境释放热量;

(2)轻质抗压:无机泡沫体发泡3-10倍,密度低,质量轻,且具有一定的抗压强度(水灰比2:1时单轴抗压强度可达0.3MPa以上);

(3)气密性好:材料固化后的无机泡沫体闭孔率高,透气率低,不收缩,不风化,不开裂,高效封堵;

(4)阻燃耐高温:本材料属无机材料,不燃亦不助燃,高温环境下不坍塌破坏,持续保持封堵效果;

(5)安全环保:本材料无毒无害,采用湿式施工工艺,不影响生产作业环境;

(6)工艺简单成本低:本材料加水搅拌后泵送充填即可,相较于其他有机高分子材料,本材料成本、装备、人员投入等相对更低。

 

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