2 聚氨酯灌浆材料的应用

    现在在煤炭矿井中聚氨酯灌浆材料得到了大量的使用，常常用于处理煤岩体裂缝渗漏、加固或者强化煤岩体断层破碎带等。

2.1 冒顶充填

    聚氨酯材料拥有优异的黏结性能、抗压性能以及较好的膨胀率，能够对矿井下硐室高冒区展开填充，能够把高冒区中的破碎岩体、支撑物、矸石等胶结成强度较高的密实体，让填充材料较好的占有冒落空间，并把冒落空间中的瓦斯置换出来，进而形成预防瓦斯堆积的效果，在增强工作效率的同时，除去安全隐患，并降低人工作业的危险性。

    聚氨酯材料在反应后产生的填充体拥有较高的强度且密度较小，是一种轻质泡沫材料。它膨胀后的体积是之前的 25 倍以上，膨胀率较大，并且运输工作量小，填充时使用的固体较少，单位体积空间所使用的材料较少，泡沫反应速度很快，在 15s 中之内就能够形成反应，并且在 60s中之内就能够硬化，同时还拥有较强的抗压度，能够进行快速施工。

2.2 煤岩加固

    在进行长壁采煤的过程中，工作面煤壁由于具有较大的压力，因此媒体会受到多种压力从而产生裂缝，在挖掘时，常常因为围岩蠕变、顶板冒落、煤炭滑落、煤壁片帮等对挖掘形成阻碍，由于煤层厚度越来越大，顶板冒落的规模与次数也会渐渐增加，从而产生较大的安全问题。我国目前有 16%的综采工作面因为顶板控制状态较差而处于低产，使用聚氨酯灌浆材料就能够有效的化解这种问题。

    通过专门的注浆泵把聚氨酯的两种浆液添加到煤岩体内，在煤岩体中聚氨酯材料就会因为出现膨胀性固化反应从而使得松散的岩体变成坚固的整体，从而提升煤岩体的整体性与强度。其对煤岩体产生的作用机理一般能够分为转变破坏机制作用、充填压密作用、黏接补强作用、网络骨架作用等多个方面。

    聚氨酯材料在承受压力后能够产生一定的形变但是并不会脆裂，因此弹塑性较强。在添加浆液予以固化时，聚氨酯材料硬化后虽然受到岩层的挤压，但是移动时并不会失去内聚力，所以能够较好的把离层的岩体与缝隙黏接成一个整体。但是需要注意的是，使用聚氨酯材料对煤岩体予以加固，并不能够让已经被破坏的岩体恢复到原有的强度，只能够让没有内聚力的岩体之间产生相互连接、摩擦的效果，进而降低较大岩块从连接带中掉落的几率。

2.3 喷涂防漏风

    煤矿在井下的自燃，对矿工的生命财产安全产生着较大的威胁。煤炭出现自燃一般是由于漏风而提供了充足的氧气。因为聚氨酯材料的气泡大部分都是闭孔结构，所以防漏风的性能较好，因此能够在巷道高冒区域进行喷涂从而隔绝空气。同时，因为聚氨酯材料拥有较强的塑性与黏接性，因此在喷涂防漏风时不会由于巷道围岩出现形变而出现脱落，依然形成较好的隔风效果。

3 聚氨酯灌浆材料的发展前景

    聚氨酯灌浆材料在堵漏、防水中的大量使用，让人们认识到了它的优点。但因为受原材料自身的局限，再加上结构上的限制，它的不足之处也开始显现出来。例如，油溶性聚氨酯灌浆材料的固体如果长时间处于碱性环境中，就会出现降解；亲水型聚氨酯灌浆材料产生的凝胶稳定性不足，十分容易出现复漏；作业中聚氨酯材料中沸点较低的 TDI 对人的身体有害等等。虽然聚氨酯灌浆材料拥有这些问题，但是因为它的发展历史较短，随着时间的推移，一定能够发现解决这些问题的方法，它也一定会得到大量的使用。例如，聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯与相关助剂的应用、性能得到逐步的开发，会促使聚氨酯灌浆材料得到长足的发展。同时，由于异氰酸酯的相关技术逐步成熟，其生产成本也会越来越低，这会大大减小聚氨酯灌浆材料的成本，从而促进其使用。