【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤的表面改性，具体涉及一种自扩散型预注浆煤表面改性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、煤矿开采是获取煤炭资源的重要方式。然而，在煤矿开采过程中，由于地质构造、矿井变形以及开采工艺的影响，煤岩体的应力状态会发生明显变化。开采作业引入的巨大地负荷和矿井变形会导致原有的应力分布失衡，煤岩体的内部应力会重新分布，产生新的应力集中区和应力释放区。这种应力的重新分布会导致煤岩体强度下降，甚至引发煤层和围岩的破坏和坍塌。
2、利用注浆技术向地下煤层中注入注浆材料是改善应力分布失衡的最有效的方法之一。硫铝酸盐水泥基注浆材料是现阶段常用的无机注浆材料，优点是强度高、凝结硬化快、阻燃性好、成本低等，缺点是煤中的有机物通常具有较低的极性，其中包括脂肪、芳香族和杂环化合物等。这些有机物在煤表面形成一层非极性薄膜，导致煤表面的疏水性增加，因而导致煤和水泥基注浆材料两者之间粘结力不高，注浆后煤岩体的力学性能较差。因此有必要对注浆材料或煤岩体进行处理，以提高水泥基注浆材料与煤体间的粘结性能。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种自扩散型预注浆煤表面改性剂及其制备方法和应用。通过研究发现，煤的表面通常具有一定的疏水性，而水泥浆体则具有较好的亲水性。这种表面性质的不匹配会导致两者之间的黏附力较弱，难以实现良好的粘结效果。因此需要对煤表面进行处理，通过降低煤岩体表面的疏水性，使两者之间的表面性质差异减小，进而解决注浆材料与煤体之间的粘结性能。
2、为
3、本专利技术提供一种自扩散型预注浆煤表面改性剂，以质量百分数计，包括以下原料组成：1％～4％丙烯酸单体、2％～10％丙烯酰胺单体、0.1％～0.6％链转移剂、0.2％～0.45％引发剂、0.075％～0.1％酸、及余量为水。
4、优选的，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：(1-3)，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：(10-32)。
5、优选的，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：3，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：20。
6、优选的，以质量百分数计，包括以下原料组成：2％丙烯酸单体、6％丙烯酰胺单体、0.4％链转移剂、0.25％引发剂、0.08％酸、及余量为水。
7、优选的，其特征在于，所述链转移剂为2-巯基乙酸，所述引发剂为硫酸铵，所述酸为盐酸。
8、本专利技术提供一种所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)按原料组成量取各成分的用量，分别配成溶液，备用；
10、(2)将水置于容器中，水浴加热，温度为55℃～65℃；
11、(3)保持水浴加热的温度不变，向水中滴加酸和引发剂，滴加过程中保持搅拌；
12、(4)保持水浴加热的温度不变，滴加丙烯酸单体、链转移剂和丙烯酰胺单体，滴加过程中保持搅拌，滴加后反应时间为55min～65min，反应过程中继续保持搅拌；
13、(5)反应结束后，冷却至室温，即得。
14、优选的，步骤(3)滴加速度为100～140滴/分钟；步骤(4)滴加速度为40～80滴/分钟；步骤(3)、步骤(4)设有冷凝管进行冷凝。
15、优选的，步骤(3)滴加速度为120滴/分钟；步骤(4)滴加速度为60滴/分钟。
16、本专利技术提供一种所述制备方法制备得到的自扩散型预注浆煤表面改性剂在煤矿中的应用。
17、优选的，在煤层中注入水泥基注浆材料前，将所述自扩散型预注浆煤表面改性剂先注入煤层中。
18、有益效果：
19、(1)本专利技术制备的表面改性剂，可以增加煤岩体表面的亲水性，从而使煤岩体表面性质和水泥基注浆材料相似，达到提高两者之间界面粘结强度的目的。
20、(2)本专利技术将两种单体进行共聚反应而制备的表面改性剂，制备工序简单，稳定性好，应用方便。
21、(3)本专利技术制备的表面改性剂，通过提升水泥基注浆材料与煤岩体之间的粘结性能，可以改善加固效果、增强结构安全性，并改善工程的稳定性，从而更好地满足工程的实际需求。
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1.一种自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，以质量百分数计，包括以下原料组成：1％～4％丙烯酸单体、2％～10％丙烯酰胺单体、0.1％～0.6％链转移剂、0.2％～0.45％引发剂、0.075％～0.1％酸、及余量为水。
2.如权利要求1所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：(1-3)，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：(10-32)。
3.如权利要求2所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：3，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：20。
4.如权利要求1所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，以质量百分数计，包括以下原料组成：2％丙烯酸单体、6％丙烯酰胺单体、0.4％链转移剂、0.25％引发剂、0.08％酸、及余量为水。
5.如权利要求4所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，其特征在于，所述链转移剂为2-巯基乙酸，所述引发剂为硫酸铵，所述酸为盐酸。
6.如权利要求1-5任
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)滴加速度为100～140滴/分钟；步骤(4)滴加速度为40～80滴/分钟；步骤(3)、步骤(4)设有冷凝管进行冷凝。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)滴加速度为120滴/分钟；步骤(4)滴加速度为60滴/分钟。
9.如权利要求6所述制备方法制备得到的自扩散型预注浆煤表面改性剂在煤矿中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，在煤层中注入水泥基注浆材料前，将所述自扩散型预注浆煤表面改性剂先注入煤层中。
...【技术特征摘要】
1.一种自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，以质量百分数计，包括以下原料组成：1％～4％丙烯酸单体、2％～10％丙烯酰胺单体、0.1％～0.6％链转移剂、0.2％～0.45％引发剂、0.075％～0.1％酸、及余量为水。
2.如权利要求1所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：(1-3)，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：(10-32)。
3.如权利要求2所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，丙烯酸单体和丙烯酰胺单体的质量比为1：3，链转移剂的质量与丙烯酸单体和丙烯酰胺单体总质量的比为1：20。
4.如权利要求1所述的自扩散型预注浆煤表面改性剂，其特征在于，以质量百分数计，包括以下原料组成：2％丙烯酸单体、6％丙烯酰胺单体、0.4％链转移剂、0.25％引发剂、0.08％酸、及余量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，侯成岩，秦刚，邹定华，和兴旺，张梦昭，
申请(专利权)人：河南达耐特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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