用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法与流程

本发明涉及薄喷材料，特别是涉及一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法。

背景技术：

1、传统煤矿巷道采用的是喷射混凝土，但是随着科研技术的发展，人们发现目前喷射混凝土存在着许多问题：例如喷射过程中粉尘大、回弹高、辅助运输量大，所需工人数量及劳动力较大、喷射后对围岩裂隙，破碎岩(煤)块的粘结作用不佳、混凝土喷层无延展性，易变形开裂、封闭作用有限等问题。

2、针对上述问题，目前研制出一种新材料：薄喷材料，用于巷道的封闭。薄喷材料具有防止围岩风化、防止金属支护物锈蚀、防煤层自燃、有害气体封闭等优点，适用于永久大巷、服务期短的顺槽、深地压大变形巷道、井底车场、主辅运大巷的封闭、亮美化标准化工程、避难硐室密闭瓦斯、巷道局部试喷—壁面，钢筋网，托盘等防锈蚀的场合。

3、薄喷材料在施工时需与水按比例混合，搅拌均匀，不产生热量及刺激性气体，对人体皮肤无伤害。低回弹，喷涂时完全避免造成工人吸入性矽肺危险。在巷道表面形成乳白色膜，光滑亮丽，观感好，标准化程度高。

4、例如公开号为cn105626097a的中国专利公开的一种薄喷封闭材料，包含重量百分比的组分为rd型聚合物粉体15-55％、无机填料30-60％、无机成膜剂14.5-40％、其他助剂0.5-5％。

5、该薄喷封闭材料采用rd型聚合物粉体为主要成膜组分，加水可喷涂成膜，无副产物、voc和反应热，装、运、贮、用方便、低廉；具有良好的成膜性、延展性、渗透性、环保性、阻燃性。

6、但是该薄喷材料的固化速率较慢，早期强度低，不适用于需要快速固化的场合，且固化成膜后柔韧性较差，易产生开裂情况。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法。

2、为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法。

3、技术效果：由本发明制备的柔性早强薄喷材料具有优异的柔韧性能和水化成膜性，其抗拉强度和粘结强度高，能够快速固化。成膜早期的抗折、抗压强度高，不回弹、表面光滑，能够减少开裂情况的发生，同时生产成本低、使用安全可靠。另外本发明将尾矿细砂应用在制备方法中，解决了金属矿尾矿堆积的问题，提升了环保性能。

4、本发明进一步限定的技术方案是：

5、一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，由a组分和b组分相互混合制得，a组分占总重量的17～20％；

6、其中，a组分由丙烯酸乳液、硅丙乳液或氯丁乳液中的一种加水配置而成，a组分的含固量为10～15％；

7、b组分由如下重量组分的物质配制组成：

8、

9、

10、进一步的，通用硅酸盐水泥为强度等级52.5级及以上的一种。

11、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，粉煤灰包括如下重量组分的物质：

12、

13、粉煤灰的煤粒细度为320目，比表面积大于400m2/kg，45μm方孔筛筛余需小于等于30％。

14、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，尾矿细砂通过如下步骤制备：

15、步骤一，将金属矿尾矿渣烘干后通过气力分选机分选，分选出粒径小于0.1mm和粒径大于等于0.1mm的两部分，再将粒径大于等于0.1mm的尾矿渣筛分为粒径介于0.1mm与0.6mm之间、以及粒径大于0.6mm的两部分；

16、步骤二，将粒径小于0.1mm的尾矿渣加入磨机研磨，研磨过程中加入活化剂形成尾矿微粉；

17、步骤三，粒径介于0.1mm与0.6mm之间的尾矿渣即为尾矿细砂，经检验符合建筑用砂的标准后投入薄喷材料的制备使用；

18、步骤四，将粒径大于0.6mm的尾矿渣通过破碎机破碎后，再重复步骤一至步骤三的分选和筛分操作。

19、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，无机填料为尾矿微粉、铸石粉、硅微粉、钙粉和石灰石粉中的一种或多种。

20、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，速凝剂为氢氧化钠、碳酸钠、甲酸钙、水玻璃和硫酸钠中的两种或多种混合而成。

21、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，减水剂为萘系减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂中的一种。

22、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，消泡剂为聚醚消泡剂或炔二醇消泡剂中的一种；抗裂材料为长度在5～7mm之间的聚乙烯纤维或玻璃纤维中的一种。

23、前所述的一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法，包括如下步骤：

24、步骤一，将a组分和b组分按照预设比例分别进行调配，并分别至于搅拌机内搅拌10～15min，完成a组分和b组分的配置；

25、步骤二，将配置完成的a组分和b组分按重量份数比例加入搅拌机中，先以慢速搅拌1～2min，再快速搅拌4～6min，得到混合完成的柔性早强薄喷浆料备用，且混合完成的浆料需在70min内喷涂完毕。

26、本发明还公开了一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料的使用方法，包括如下步骤：

27、s1，进行现场清理工作；

28、s2，调配薄喷材料，并将调制好的薄喷材料投入喷射机料仓；

29、s3，进行喷涂工作，保证浆料喷涂均匀并满足喷涂的厚度要求，且喷涂过程需在调配薄喷材料后70min内完成；

30、采用的薄喷材料由上述任意一种用于矿山巷道加固支护封闭的柔性早强薄喷材料制备方法制得。

31、本发明的有益效果是：

32、(1)本发明中，制备的薄喷材料相对于传统方法制备的材料具有更高的固化速度，一般在70min即开始固化，能够极大程度上提升施工速度，效率高、对环境污染小，形成的膜层抗拉强度和粘结强度高，表面光滑不易开裂、不回弹，柔韧性极佳，成膜早期的强度高，固化效果极佳，能够起到有效阻止围岩风化和支护、美化巷道的作用；此外，本方法中还采用了尾矿渣作为材料之一，在降低整体成本的同时，起到了对尾矿渣重复利用的作用，因此本发明还具有良好的环保性，符合目前可持续发展的需求；

33、(2)本发明中，粉煤灰的相关指标符合gb/t1596-2017的相关技术指标要求，由于粉煤灰是燃料燃烧过程中排出的微小灰粒，不经控制处理的粉煤灰会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，且对人体和其他生物造成危害；本发明将粉煤灰应用在薄喷材料的制备中，在一定程度上解决了粉煤灰的处理问题，实现了粉煤灰的废物利用，进一步提升了薄喷材料的环保属性；

34、(3)本发明中，加入无机填料可以提高薄喷材料的附着力和成型后的硬度、强度，而本发明中采用尾矿微粉作为无机填料，可以在提升材料成膜后的拉伸强度、冲击强度的同时，消耗尾矿渣；加入速凝剂后，能够提升薄喷材料的凝结速度，配合水泥和尾矿微粉，能够达到喷涂后快速凝结成膜的效果，提升早期强度，在很短的时间内即形成足够硬度的膜层，提升施工效率；

35、(4)本发明中，增加减水剂的作用是提升成膜后的强度，节省水泥用量，改善薄喷材料的和易性，从而提升成膜后的性能；而加入消泡剂后，能够迅速将液体材料中的气泡破坏，降低液面，也能够抑制气泡出现，保证薄喷材料喷涂后成膜的平滑、光洁程度，提升美观效果；

36、(5)本发明中，由本发明制备的柔性早强薄喷材料具有优异的柔韧性能和水化成膜性，其抗拉强度和粘结强度高，能够快速固化。成膜早期的抗折、抗压强度高，不回弹、表面光滑，能够减少开裂情况的发生，同时生产成本低、使用安全可靠。另外本发明将尾矿细砂应用在制备方法中，解决了金属矿尾矿堆积的问题，提升了环保性能。