四川有机快速煤矿反应型填充材料裂隙渗透测试

JG PU材料的技术原理与组分特性煤矿加固煤岩体用聚氨酯材料JG PU是一种双组分反应型高分子注浆材料，其技术在于A组分（聚醚多元醇基浅黄色液体）与B组分（聚合MDI基棕褐色液体）通过1:1体积比混合后发生的快速聚合反应。该材料通过添加阻燃剂使氧指数≥28%，反应温度控制在95℃以下，确保井下作业安全；同时调节膨胀倍数（MG-1型1.0-1.2倍，MG-2型2-4倍）以适应不同裂隙条件。其低粘度特性（A组分200-500mPa·s，B组分80-380mPa·s）保障了对0.5mm以上微裂隙的渗透能力，而固化后≥40MPa的抗压强度提升煤岩体整体性。改性后的聚氨酯还具有耐水性和抗腐蚀性，能在含水地层中保持稳定性，避免二次开裂导致的漏风、渗水问题材料固化后体积收缩率<3%，与围岩粘结强度>1.2MPa，避免二次渗漏。四川有机快速煤矿反应型填充材料裂隙渗透测试

材料组分与反应机理‌JG PU-SixOy材料采用独特的双组分体系设计，其中A组分由聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂和抗静电剂复合而成，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，两组分按1:1体积比混合使用2。该材料在23±2℃条件下粘度控制在300-600mPa·s（A组分）和200-600mPa·s（B组分），密度分别为1.3-1.6g/cm³和1.0-1.3g/cm³，这种流变特性使其能有效渗透50-200μm级煤岩裂隙24。反应过程中会释放CO₂气体辅助膨胀，形成的三维交联网络结构具有优异的力学性能，固化后抗压强度可达8-12MPa，粘结强度2.0-3.5MPa，较传统聚氨酯材料提升40%以上23。特别值得注意的是，硅酸盐改性使材料氧指数提升至28%以上，闪点≥120℃，反应温升控制在60℃以内，改善了传统材料易燃、高温炭化的缺陷25。JG PU煤矿反应型填充材料国家标准DS PU注浆材料采用聚氨酯预聚体技术，遇水后迅速膨胀固化，膨胀率超过100%，能有效封堵0.2mm以上裂隙。

工程应用与动态堵水技术‌该材料在山西塔山煤矿的应用中展现了的动水封堵能力，通过气动注浆泵以2-4MPa压力注入，单孔注浆量约200kg时可实现1.5m渗透半径，成功封堵3.5m³/min的突水点36。施工采用"预渗透+动态补强"双阶段工艺：先注入低粘度浆液填充主裂隙，再通过二次注浆强化应力集中区，使巷道涌水量减少92%37。材料遇水后50±10秒内快速膨胀，膨胀倍数＞1.0倍，比较高反应温度＜140℃，形成的固结体抗压强度＞60MPa，抗拉强度＞20MPa，能承受地层运动产生的剪切应力23。山东裕如公司开发的注浆机器人系统结合毫米波雷达定位，将注浆精度提升至±1cm级，材料利用率达97%，已在铁法、开滦等矿区累计施工2850吨以上36。

‌工程应用与施工技术‌该材料在煤矿领域已形成标准化施工体系，钻孔布置采用单排设计，深度3-6m，角度水平向上5-30°，间距2-3.5m，孔径φ32或φ42mm，封孔深度不超过1.8m3。配套气动双液注浆泵可实现2-4MPa注浆压力，使材料渗透半径达1.5m，单孔注浆量约200kg34。晋能控股集团的应用案例显示，采用"预注浆+动态补强"工艺后，巷道变形量减少58%，工作面月推进度从120m提升至180m3。材料固化后形成的固结体与煤岩体粘结强度达2.0-3.5MPa，7天耐水浸泡性能损失不超过12%，特别适用于破碎煤岩体加固、采掘工作面超前加固、片帮冒顶处理等场景34。山西凝固力公司开发的注浆机器人系统结合毫米波雷达定位技术，将施工精度控制在±1cm级，材料利用率提升至97%13。材料抗渗压力达1.5MPa，在pH值2-12的酸性/碱性水环境中性能稳定，使用寿命超10年。

材料性能优化与新型添加剂研究近年来JG PU材料在性能优化方面取得重大突破，通过引入纳米复合技术，材料抗压强度已突破50MPa大关。研究表明，添加1.5%碳纳米管可使材料韧性提升80%，同时保持优异的阻燃性能（氧指数≥30%）。实验室数据表明，第三代改性材料的蠕变速率降低至0.05%/h（30MPa载荷下），完全满足深部开采的长时效需求。2025年新开发的JGPU-X系列更采用生物基原料替代30%石油基聚醚，在保持力学性能的同时实现碳减排35%。河南某煤矿应用显示，该材料在800m深井下的服役周期可达10年以上。相比传统水泥注浆，JG PU密度0.3-0.5g/cm³，施工效率提高5-8倍，且不会堵塞煤层瓦斯通道。JG PU煤矿反应型填充材料国家标准

FCC-YJ固化收缩率＜2%，发泡过程无溶剂挥发，井下作业环境友好。四川有机快速煤矿反应型填充材料裂隙渗透测试

施工流程与工程应用‌JGPU的施工需配套气动注浆泵与混合注射，将A/B组分按1:1体积比混合后直接注入煤岩裂隙。典型应用场景包括：‌破碎煤壁加固‌（如采煤工作面片帮治理）、‌巷道顶板支护‌（替代传统锚网支护）、以及‌瓦斯抽采孔封孔‌（密封性优于水泥基材料）。以山西某矿井为例，使用JGPU后煤壁片帮率降低60%，注浆2小时内即可恢复生产。其环保性（VOC≤50g/L）和低腐蚀性也符合煤矿安全规程要求，目前已纳入《煤矿加固煤岩体用聚氨酯材料》行业标准（AQ/T1089-2020）。四川有机快速煤矿反应型填充材料裂隙渗透测试