适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿巷道喷浆材料技术领域，特别涉及适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料及其制备方法。
背景技术
煤炭资源是当前我国利用的主要自然资源之一，我国的煤矿类型主要分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层远离地表时我们需要向地下挖掘巷道从而进行采煤活动，通过煤矿立井通往地下，而在煤层位置建造巷道进行煤矿的挖掘和运输。
我国的煤矿绝大部分属于井工煤矿，在开采过程中立井和底下煤矿巷道的建设是保证工人安全和煤矿开采运输工作正常进行的必要条件。在建造底下煤矿巷道过程中不仅仅需要各种支护手段和材料，在挖掘的过程中也需要对煤矿巷道的表面进行喷浆处理对其进行保护维护。
我国的煤矿主要成形于石炭纪时期，这时期地球的环境特点为陆地面积不断增加，植物和动物都得到了空前的发展，并且气候湿润、沼泽遍布使得陆地上出现了大规模的森林，这种条件十分有利于煤矿的形成。我国与石炭纪形成的煤矿除了具有形成量大、区域集中的特点之外，在煤矿中存在大量游离态的瓦斯，检测结果显示这类游离态瓦斯将会对煤矿巷道壁产生较大的压力对巷道产生挤压作用，过大的压力将会导致煤矿巷道墙壁的开裂，严重时将导致工程事故危及工人和设备安全。
当前石炭纪煤矿巷道承受游离瓦斯压力作用容易导致开裂，此外在长期使用过程中承受来自温度和湿度变化的影响，因此容易产生裂纹并不断生长，导致煤矿巷道的安全性不高，产生安全隐患。
发明内容
本发明提供了适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料及其制备方法，以解决当前石炭纪煤矿巷道在承受游离瓦斯压力作用容易导致开裂的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料，包括固体原料与水，按重量比计算，固体原料包括10份水泥、10～15份的河沙、5～10份的粉煤灰、12～18份的煤渣和2～8份的短纤维。
本技术方案的技术原理和效果在于：
1、通常人们遇到煤矿巷道容易开裂的问题，想到的都是对混凝土本身进行改性，使其具备高强度与抗裂性能，但是这样的方式使得混凝土成本成倍的增加；而本申请的发明人另辟蹊径，通过研究一种巷道表面处理的喷浆材料，该喷浆材料能够涂覆在原有混凝土的表面，对原有混凝土的表面进行改性处理，提高整个巷道表面的抗挤压能力。
这样的方式既解决了现有的煤矿巷道受游离瓦斯挤压，而产生开裂，导致煤矿巷道的安全性不高，产生安全隐患的问题，同时又无需重建原有的混凝土巷道，对地下煤矿开采的商家而言，节约了很大一笔投入，经济价值极大。
2、本方案中短纤维的加入，一方面，短纤维由于自身具备低导热率和低密度的特点，使得制备的喷浆材料的导热率低以及密度较低，这样使得喷浆材料涂抹在煤矿巷道表面时，由于密度较低使得整个喷浆材料的重量低，更好的附着在巷道表面上，而不会因自重产生“下滑”的现象；另一方面，短纤维在喷浆材料中还起到了“骨架”支撑作用，使得整个喷浆材料具备更好的整体性，这样提高了混凝土表面的抗游离瓦斯挤压的性能。
3、本方案中由于粉煤灰中含有大量活性的SiO2和Al2O3，在潮湿的环境中与水泥的水化产物Ca(OH)2等碱性物质发生二次水化反应，生成水化硅酸钙、铝酸钙等胶凝物质，对喷浆材料能起到增强作用，同时填充喷浆的孔隙，降低喷浆材料凝固成型后的气孔率，提高砂浆硬化后的抗挤压能力。
另外粉煤灰与煤渣作为煤矿的副产物，就地取材，能够很好的达到节能减排、废物利用的效果，同时减少了河沙的使用，提高了喷浆材料的附着力。
进一步，所述河沙的粒径为0.3～0.5mm。
有益效果：该粒径下既保证喷浆材料的附着力，同时又保证整个喷浆材料的强度。
进一步，所述煤渣的粒径小于15mm。
有益效果：煤渣起到骨料填充的作用，其粒径越小，能够提高整个喷浆材料的附着力。
进一步，所述短纤维为塑料纤维、树脂纤维或两者的混合物。
有益效果：由于塑料纤维与树脂纤维的韧性较好，即在受力时不宜断裂，因此能够提高进一步，所述短纤维的长度为5～10mm。
有益效果：将短纤维限定在5～10mm，一方面使制得的喷浆材料具备良好的抗压能力，另一方面，如果纤维的长度过长，那么在涂抹之后，会使得墙面粗糙，即纤维会伸出来，由于本申请中喷浆材料是使用在地下煤矿巷道的表面上，地下煤矿巷道都比较狭窄，伸出的纤维会划伤工人。
本申请提供了一种适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料的制备方法，将质量比为(2～3)：1的固体原料与水进行搅拌，搅拌的时间为3～5min，得到喷浆材料。
本申请提供了一种适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料的使用方法，将制备得到的喷浆材料喷涂在煤矿巷道的表面，喷涂厚度为100～1000mm，由于本方案中提供的喷浆材料具有良好的附着力，因此喷涂厚度达1000mm也不会脱落。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
本发明提供了适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料的实施例1～6的原料配比表，如下表1所示。
表1为实施例1～6适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料配比(“--”表示不含有)
下面以实施例1为例详细说明适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料的制备方法，准备10kg的水泥、15kg的河沙、5kg的粉煤灰、18kg的煤渣和2kg的塑料纤维，将准备好的固体原料进行混合，将混合后的固体原料与水按2.5:1的质量比进行搅拌，采用人工搅拌的方式，则搅拌3～5分钟就得到了适用于石炭纪煤矿巷道表面处理的喷浆材料。
实施例2～6的制备方法与实施例1相同，区别仅在于如表1所示的原料配比不同。
另外实施例1～6中，河沙的粒径为0.3～0.5mm，煤渣的粒径小于15mm，塑料纤维的长度为5～10mm。
实施例1～6制备的喷浆材料采用人工或喷浆机喷涂在煤矿巷道的表面，涂抹的厚度为100～1000mm，这里的厚度则根据煤矿巷道的具体情况进行选择。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体材料及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明实施例的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
