《煤矿加固、堵水、充填和喷涂用高分子材料通用安全技术规范（征求意见稿）》.pdf

ICS73.100.10 D 09 中中 华华 人人 民民 共共 和和 国国 国国 家家 标标 准准 GB XXXX202X 煤矿加固、 堵水、 充填和喷涂用高分子材料 通用安全技术规范 General safety specification of polymer material for consolidation, water stopping, void filling and sprayed sealing at coal min （征求意见稿） （本稿完成日期2020 年 5 月 8 日） 202x - - 发布202x - - 实施 GB XXXX202X I 目 次 前言.....................................................................................................................................................................II 1范围.................................................................................................................................................................1 2规范性引用文件.............................................................................................................................................1 3术语和定义.....................................................................................................................................................1 4技术要求.........................................................................................................................................................2 5试验方法.........................................................................................................................................................4 6检验规则.........................................................................................................................................................7 附录 A（规范性附录）毒性指数试验..........................................................................................................10 GB XXXX202X II 前 言 本标准的 4 技术要求为强制性的，其余为推荐性的。 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由国家煤矿安全监察局提出。 本标准由国家煤矿安全监察局归口。 本标准起草单位巴斯夫浩珂矿业化学（中国）有限公司、中国煤炭工业协会生产力促进中心、中 国矿业大学和淮北矿业集团有限责任公司。 GB XXXX202X 1 煤矿加固、堵水、充填和喷涂用高分子材料通用安全技术规范 1范围 本标准规定了煤矿加固、堵水、充填和喷涂用高分子材料以下简称煤矿用高分子材料的分类、术 语和定义、技术要求、试验方法和检验规则。 本标准适用于煤矿加固、堵水、充填和喷涂用高分子材料。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2406.2塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分室温试验 GB/T 3536石油产品 闪点和燃点的测定 克利夫兰开口杯法 GB 5749生活饮用水卫生标准 GB/T 5750.1生活饮用水标准检验方法 总则 GB/T 6680-2003液体化工产品采样通则 GB/T 8811-2008硬质泡沫塑料 尺寸稳定性试验方法 GB/T 18244建筑防水材料老化试验方法 GB 18583室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量 MT 113-1995煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 煤矿加固煤岩体用高分子材料 polymer material for consolidating coal and rock at coal mine 指由高分子材料为主剂，配以添加剂、填料等组分经一定工艺加工制成的注浆产品，通过注浆工艺 反应成型的具有粘结和加固功能的煤矿用材料。 3.2 煤矿堵水用高分子材料 polymer material for water shutoff at coal mine 指由高分子材料为基材，配以添加剂、填料等组分混合形成的注浆产品，通过注浆实现粘结和封堵 出水通道的煤矿用轻型硬质材料。 3.3 煤矿充填密闭用高分子发泡材料 polymer foam material for filling and sealing at coal mine GB XXXX202X 2 指由高分子材料为主剂，配以添加剂、填料等组分混合形成的注浆产品，通过充填工艺快速膨胀成 型的煤矿用密闭固体材料。 煤矿充填密闭用高分子发泡材料按其使用场所和性能的不同分为以下两类 aP类用于需承载的充填密闭空间，例如采掘工作面冒顶空间、承压密闭墙体等类似可能需要 整体承压的用途； bN类用于非承载的充填密闭空间，例如瓦斯抽采钻场、采煤工作面上下隅角及其它仅需要类 似充填而无需承压的用途。 3.4 煤矿喷涂堵漏风用高分子材料 spraying polymer material for sealing ventilation at coal mine 指由高分子材料加入塑化剂、 添加剂等经过搅拌混合， 通过喷涂工艺喷射到煤岩体表面的具有粘结 和封堵漏风功能的煤矿用塑性密封材料。 3.5 毒性指数 toxicity index 指试样在空气明火条件（115050℃）中完全燃烧所产生的一些选定气体毒性比的数值之和。所测 得的选定气体浓度换算成与人体接触30min致命浓度的比率，是为毒性比。 4技术要求 4.1煤矿加固煤岩体用高分子材料 4.1.1闪点 煤矿加固煤岩体用高分子材料各液态组份的闪点应高于100℃。 4.1.2有害物质限量 煤矿加固煤岩体用高分子材料各液态组份中有害物质限量应符合GB 18583中溶剂型-其他胶粘剂部 分的相关标准规定。 4.1.3基本理化性能 煤矿加固煤岩体用高分子材料固结体的基本理化性能测试平均值应符合表1的要求。 表 1基本理化性能 序序号号项项目目指指标标 1最高反应温度，℃≤100 2氧指数，≥28 3阻燃性能 酒精喷灯燃 烧试验 有焰燃烧时间，s≤3 无焰燃烧时间，s≤10 火焰扩展长度，mm≤280 酒精灯燃烧 试验 有焰燃烧时间，s≤6 无焰燃烧时间，s≤20 火焰扩展长度，mm≤250 GB XXXX202X 3 4.2煤矿堵水用高分子材料 4.2.1闪点 煤矿堵水用高分子材料各液态组份的闪点应高于100℃，且应高于材料最高反应温度。 4.2.2有害物质限量 煤矿堵水用高分子材料各液态组份中有害物质限量应符合GB 18583中溶剂型-其他胶粘剂部分的相 关标准规定。 4.2.3基本理化性能 煤矿堵水用高分子材料固结体的基本理化性能应符合表2的要求。 表 2基本理化性能 序序号号项项目目指指标标 1最高反应温度，℃≤140 2抗老化性能， （80℃2℃；168h）表面无变化，抗压强度损失≤ 5 3水质影响 总硬度、氯化物、硫酸盐、锌、砷、镉、铅、 汞和化学需氧量符合 GB 5749 规定的生活饮 用水质量要求 4.3煤矿充填密闭用高分子发泡材料 4.3.1闪点 煤矿充填密闭用高分子发泡材料各液态组份的闪点应高于100℃。 4.3.2有害物质限量 煤矿充填密闭用高分子发泡材料各液态组份中有害物质限量应符合GB 18583中溶剂型-其他胶粘剂 部分的相关标准规定。 4.3.3基本理化性能 煤矿充填密闭用高分子发泡材料固结体的基本理化性能应符合表3的要求。 表 3基本理化性能 序序号号项项目目 指指标标 P P 类类N N 类类 1最高反应温度，℃≤95≤50 2氧指数，≥35≥28 3阻燃性能 酒精喷灯燃 烧试验 有焰燃烧时间，s≤3 无焰燃烧时间，s≤10 火焰扩展长度，mm≤280 酒精灯燃烧 试验 有焰燃烧时间，s≤6 无焰燃烧时间，s≤20 火焰扩展长度，mm≤250 GB XXXX202X 4 延燃试验不延燃 4烟气毒性指数≤5 4.4煤矿喷涂堵漏风用高分子材料 4.4.1闪点 煤矿喷涂堵漏风用高分子材料液态组份的闪点应高于100℃。 4.4.2有害物质限量 煤矿喷涂堵漏风用高分子材料液态组份中有害物质限量应符合GB 18583中溶剂型-其他胶粘剂部分 的相关标准规定。 4.4.3基本理化性能 煤矿喷涂堵漏风用高分子材料固结体的基本理化性能应符合表4的要求。 表 4基本理化性能 序号项目指标 1最高反应温度，℃≤100 2氧指数，≥28 3阻燃性能 酒精喷灯燃烧试验 有焰燃烧时间，s≤3 无焰燃烧时间，s≤10 火焰扩展长度，mm≤280 酒精灯燃烧试验 有焰燃烧时间，s≤6 无焰燃烧时间，s≤20 火焰扩展长度，mm≤250 4表面电阻，Ω≤310 8 5试验方法 5.1试验条件 对于引用标准测试方法的试验项目，其试验条件应符合所引用标准规定的试验条件。 对于 5.5 和 5.8 项试验方法，按照该项目下试验方法中所规定的试验条件进行测试。 5.2试样制备 5.2.1测试样块应取固化物无表皮部分。 5.2.2测试龄期为固化后 3d。 5.3闪点的测定 按GB/T 3536规定的方法测定煤岩体加固材料、堵水材料、充填发泡材料和喷涂堵漏风材料液体组 份的闪点，结果精确到1℃。对于闪点难以测量的特殊情况，在设定温度高于100度或最高反应温度时仍 不闪燃，则判定合格。 GB XXXX202X 5 5.4有害物质限量的测定 选择合适的稀释剂对液体组分进行稀释后，按GB 18583中溶剂型-其他胶粘剂的相关标准规定的仪 器和方法测定和评判煤岩体加固材料、 堵水材料、 充填发泡材料和喷涂堵漏风材料液体组份中的有害物 质限量。 5.5最高反应温度 5.5.1试验器具 最高反应温度的测定使用以下试验器具 a） 搅拌机，转速 500～1000 rpm，搅拌头直径 Φ40～50 mm； b） 电子温度计（附热电偶线），最大量程不小于300℃，精度0.1℃。 c） 混合胶枪 5.5.2试验方法 标准试验条件温度（232）℃，相对湿度（505），材料温度为20℃。 按产品使用配比称取总体积为200ml的测试样品， 在搅拌器下搅拌15～30s后 （对于反应速度太快的 体系，如酚醛树脂体系，采用混合胶枪混合），倒入直径50mm的圆柱形容器中，将电子温度计的热电偶 线前头测试点插入试样中心处（如图1），记录最高反应温度。 图 1最高反应温度测试 取三次测试得到的最高反应温度值的平均值记为该产品的最高反应温度值，结果精确到0.1℃。三 次连续测得的温度允许偏差不应大于10；否则，应重新进行测试。 5.6抗老化性能 按GB/T 18244规定的方法测定堵水材料固结体的抗老化性能。观察外观变化的试样规格300 6mm1503mm250.5mm。 制取边长（501）mm（501）mm（1002）mm的方柱体或直径（501）mm、高度（1002） mm的圆柱体试样，按GB/T 2567-2008中5.2测定抗压强度，计算结果精确到1MPa。。 5.7氧指数 GB XXXX202X 6 按GB/T 2406.2规定的方法测定加固材料、充填密闭材料和喷涂堵漏风材料固结体的氧指数。试样 种类及规格如下 a 塑料试样标准样条1503mm100.2mm40.1mm，30根； b 泡沫材料1503mm100.2mm100.2mm，30根； c 缠绕状的薄膜2004mm200.4mm，30片。 5.8阻燃和延燃性能 5.8.1阻燃性 按MT 113-1995第4章规定的方法测定加固材料、充填密闭材料和喷涂堵漏风材料固结体的阻燃性 能。试样规格3607mm501mm100.2mm，数量12块。 5.8.2充填密闭材料固结体的延燃性能 5.8.2.1试验条件和器具 试验条件温度（232）℃，相对湿度（505）。 试验用器具如下 a）支撑架； b）电数显温度计（量程大于1000℃，双插孔，电数显温度计的精度精确到0.1℃）； c）测温线（2条）； d）本生灯 。 5.8.2.2试样的制备 选择完好无损的成品，制作成1202mm1202mm1202mm规格的试样。 5.8.2.3试样的放置 将样品放于支撑架上，保证样品的下面正中心距离本生灯火焰口252mm，如图2所示。 图 2延燃试验 GB XXXX202X 7 5.8.2.4调整火焰 点燃本生灯并调整火焰高度为505mm。 5.8.2.5测试方法 取出本生灯，离开试样。打开本生灯阀门，点燃甲烷气体，将本生灯放回原处。当热电偶T2的温度 达到180℃时撤走本生灯，继续跟踪两个热电偶的温度变化，请注意最高温度不能超过400℃。 5.8.2.6结果评判 如果有任何一个热电偶的温度超过360℃时，说明试验样块有延燃的倾向。如果两个热电偶的温度 都不超过360℃，说明试验样块具有不延燃特性。 5.9表面电阻 按MT 113-1995第5章测定喷涂堵漏风材料固结体的表面电阻。 试样规格尺寸大于300300mm、 厚度为5～10mm 样块3块。 5.10烟气毒性指数测定 按 附录A规定的方法测定充填密闭用高分子发泡材料的烟气毒性指数。 5.11水质影响 将堵水材料固结体（501）mm（501）mm（1001）mm的方柱体或直径（501）mm、高度 （1001）mm的圆柱体试件放入装有20L、温度（232）℃的生活饮用水的容器中浸泡24h后，取浸泡 过试块的水按GB/T 5750.1测定水质影响，并按GB 5749对生活饮用水的要求评判检验结果。 6检验规则 6.1抽样 单项试验的最少抽样量应符合表5的规定。做多项试验时，如能使试样经一项试验后不致影响另一 项试验结果，可用同一试样进行多项不同的试验。 表 5单项试验抽样量 序号项目抽样量，g 1闪点1500 2有害物质限量1500 3最高反应温度1500 4抗老化性能5000 5阻燃性能5000 6氧指数5000 7表面电阻3000 8延燃性能5000 9烟气毒性指数5000 10水质影响5000 6.2检验分类 GB XXXX202X 8 检验分为出厂检验、型式检验和使用方现场检验。 6.3出厂检验 6.3.1煤矿用高分子材料由制造厂的质量检验部门逐批进行检验，检验合格并签发合格证后，方可出 厂。 6.3.2出厂检验项目按表 6、表 7、表 8 和表 9 规定进行。 6.3.3以每生产一反应釜高分子材料为一批，不足一反应釜视为一批。煤矿用高分子材料出厂前，按 GB/T 6680-2003 中 7.1.1.2 规定逐批抽样。所抽取样品装入干燥、清洁的密闭容器中密封好，将样品 分为两份，一份为检验样品，一份为备用样品。备用样品保存期限应与材料的质保期一致，注明产品名 称、型号、批号、生产日期、取样日期。 6.3.4出厂检验的各项性能指标均应符合本标准的规定，否则按不合格处理。 表 6煤矿加固煤岩体用高分子材料检验项目 序号项目技术要求试验方法 检验项目 出厂检验型式检验现场检验 1闪点4.1.15.3√√√ 2有害物质限量4.1.25.4√ 3最高反应温度4.1.35.5√√√ 4阻燃性能4.1.35.8√√√ 5氧指数4.1.35.7√√√ a 注 “√”表示进行检验， “”表示不进行检验。 表 7煤矿堵水用高分子材料检验项目 序号项目技术要求试验方法 检验项目 出厂检验型式检验现场检验 1闪点4.2.15.3√√√ 2有害物质限量4.2.25.4√ 3最高反应温度4.2.35.5√√√ 4抗老化性能4.2.35.6√ 5水质影响4.2.35.11√ a 注 “√”表示进行检验， “”表示不进行检验。 表 8煤矿充填密闭用高分子发泡材料检验项目 序号项目技术要求试验方法 检验项目 出厂检验型式检验现场检验 1闪点4.3.15.3√√√ 2有害物质限量4.3.25.4√ 3最高反应温度4.3.35.5√√√ 4阻燃性能4.3.35.8√√√ 5氧指数4.3.35.7√√√ GB XXXX202X 9 6延燃性能4.3.35.8√ 7烟气毒性指数4.3.35.10√ a 注 “√”表示进行检验， “”表示不进行检验。 表 9煤矿喷涂堵漏风用高分子材料检验项目 序号项目技术要求试验方法 检验项目 出厂检验型式检验现场检验 1闪点4.4.15.3√√√ 2有害物质限量4.4.25.4√ 3最高反应温度4.4.35.5√√√ 4阻燃性能4.4.35.8√√√ 5氧指数4.4.35.7√√√ 6表面电阻4.4.35.9√√ a 注 “√”表示进行检验， “”表示不进行检验。 6.4型式检验 6.4.1有下列情况之一时，应进行型式检验 a新产品或老产品转厂生产时的试制定型鉴定； b正式生产后，如材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时； c正常生产时，五年进行一次； d产品停产一年以上，恢复生产时； e出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时； f国家相关管理部门提出型式检验的要求时； g因材料在现场使用出现问题，用户提出要求进行型式检验时。 6.4.2型式检验项目按表 6、表 7、表 8 和表 9 规定的项目进行。 6.4.3型式检验的抽样从出厂检验合格的煤矿用高分子材料中，按 GB/T 6680-2003 中 7.1.1.2 规定 抽样，抽取样品数量不少于 3 个包装物，样品总质量 10kg。抽取样品上应注明产品名称、型号、批号、 生产日期、取样日期。 6.4.4型式检验的检验项目全部合格则判定为合格；检验项目一项不合格，取双倍试样对该项目进行 复检，仍不合格的则判定该批为不合格；检验项目两项及两项以上不合格的则判定该批为不合格。 6.5使用方现场检验 6.5.1使用方到货材料入库储存或下井使用前，或质保期处于到期前 1 个月之内的库存材料下井使用 时，应对材料进行现场检验。 6.5.2使用方现场检验项目按表 6、表 7、表 8 和表 9 规定的项目进行。 6.5.3按 GB/T 6680-2003 中 7.1.1.2 规定和表 5 规定的抽样数量逐批抽样。 6.5.4使用方现场检验的各项性能指标均应符合本标准的规定，否则按不合格处理。 GB XXXX202X 10 AA 附录A （规范性附录） 毒性指数试验 A.1概述 本试验通过少量材料样品在规定条件下和过量空气中完全燃烧时所产生的小分子群测定燃烧产物 的毒性。 样品燃烧后，分析样品在试验箱中燃烧后的产物，定量测定下列气体浓度 二氧化碳（CO2）二氧化硫（SO2） 一氧化碳（CO）硫化氢（H2S） 甲醛（HCHO）氯化氢（HCl） 氮氧化物（NONO2）氨（NH3） 氰化氢（HCN）氟化氢（HF） 丙烯腈（CH2CHCN）溴化氢（HBr） 光气、碳酸氯（COCl2）（苯）酚，石炭酸（C2H5OH） A.2试验设备 A.2.1试验箱是由一个体积至少为0.7m 3且内壁衬以不透明塑料薄膜（如聚丙烯）的密封箱体和装有透 明塑料面板（如聚碳酸酯）的铰链门或滑动门组成。 试验箱应装有强迫抽风系统，当需要时，能在试验箱出气口处关闭。 试验箱应具有若干采样点，这些采样点不应破坏试验箱的密封性。 试验箱应含有一个在外部能开和关的混合风扇，至少是200mm直径的六叶片轴向风扇，水平地安装 在试验箱内顶部的中心，以保证快速混合燃烧产物。 A.2.2燃烧器是一个总高度125mm的本生灯，用天然气（甲烷）燃烧时，本生灯能产生约40MJ/m 3的热 量。 推荐用11mm口径喷灯和5mm口径气体和空气的引入管， 气体和空气流速各自约为10L/min和15L/min。 喷灯火焰应能达到约100mm高度。在最热一点温度应能达到（115050）℃。 还需要具有独立气源的小辅助火焰控制器，用来从试验箱外部点燃和熄灭喷灯。 A.2.3样品支架是在本生灯上方能够支撑试样，且对火焰没有明显掩蔽作用的装置，支架应是一个由 不可燃材料切割而成的环状物，例如标称厚度为（2-4）mm，外径为100mm的环形薄钢板，环孔内径为7 5mm，孔内安装一个用耐热金属丝编成的间隔为10mm的网格，整个装置再装一个不可燃的侧面支撑臂， 以形成一个“网球拍”的外观。 A.2.4计时装置计时器的准确度应为1s/5min。 A.2.5分析仪器可使用能快速测定和估算燃烧产物中气体的任何系统，如可以使用比色管。 A.3实验步骤 GB XXXX202X 11 A.3.1底色校正系数的测定 在试验箱底板的中央放置喷灯， 点燃喷灯并调节气体和空气流速， 以达到A.2.2中规定的火焰温度， 并记录流速。熄灭喷灯并使试验箱排气。 把一氧化碳和二氧化碳以及氮的氧化物的比色管放到应有位置，并保证所有其他采样位置是密封 的。 封住试验箱，然后点燃喷灯，同时启动计时装置，保持1min后熄灭火焰并启动混合风扇，使这种状 态持续30s。 利用各自的采样点，从试验箱中抽取部分气体以测定一氧化碳、二氧化碳和氮的氧化物的浓度。 启动试验箱的抽气系统，打开试验箱使空气进入并抽气3min。 重复上述过程，但是在每次测定时应保持计时的燃烧时间是2min和3min。 用图解表示获得的结果， 以显示一氧化碳、 二氧化碳和氮的氧化物生成的浓度随单个喷灯的燃烧时 间的变化关系。可以把二氧化碳为0.03而一氧化碳和氮的氧化物为0时看作时间的零点。 A.3.2试验过程 确保试验环境温度为（232）℃。 除非有特殊说明，试验前检测材料需在（232）℃和（505） HR环境下放置24h。 所检测材料的试样通常取三组。测定所检测试样的重量，试样的重量应根据测试精度来确定，精确 到毫克。 把喷灯放在试验箱底板的中央，并使燃烧火焰的高度约为100mm，在最热一定温度能达到（1150 50）℃，熄灭喷灯。 把试样放置在接近试验箱底部中央的支架上，调节支架高度，使试样处于火焰内，并经受（1150 50）℃的火焰温度。 对于易熔化和易滴落的材料， 可先在金属丝网样品支架上摊一层薄玻璃棉 （玻璃棉为通常用作过滤 膜的玻璃绒），再把试样支撑在玻璃棉层上，以防止燃烧期间试样的损失。 确保强迫抽风系统关闭，关闭试验箱入口门，并使试验箱保持密封。 把一系列比色管插入试验箱内。 把燃料通到喷灯，同时点燃并开动计时器。 应保持足够的燃烧时间，以保证整个样品的完全燃烧，熄灭喷灯，记录燃烧持续的时间。 启动混合风扇，并连续混合30s，然后关闭风扇。 立刻开始从试验箱采气，即通过各个比色管依次抽取气体混合物，如果怀疑存在卤酸，必须在测定 其他气体之前测定卤酸， 以减少通过吸附和汽凝所造成的损失， 这些吸附和汽凝可以通过定期测定来判 断。 在完成分析后，打开入口门，用强迫抽排系统把燃烧剩余产物从试验箱中除去。连续强迫通风至少 3min。 检验剩余试样，以保证所有可燃材料已被烧尽，如果任何剩余部分未燃烧或看上去好像未燃烧，则 整个试样必须用新样品重新做。 A.4试验结果 按A.3.1所叙述的过程， 把试验结果绘制成曲线图， 通过这些图确定在A.3.2中记录的时间内燃烧所 形成的一氧化碳、二氧化碳和氮的氧化物的量。从用分析法测定的总的一氧化碳、二氧化碳和氮的氧化 物的含量中减去这些值就得出实际上由试验样品燃烧产生的总量。 GB XXXX202X 12 若被试材料不含有氯（氯化物），则不需要测定在燃烧产物中氯化氢的量。因此作为对分析的一种 帮助，希望在进行毒性指数的评定之前，测定存在的元素的百分比。例如，若为发现氮元素，则不必为 含氮的气体，也就是氮的氧化物、氰化氢、丙烯腈和氨进行分析。 A.4.1用公式（A.1）计算当100g材料被燃烧时，燃烧产物扩散在1m 3体积的空气中所产生的某种气体 浓度（CQ） 。 m V100C CQ  ..................................................................... A.1 式中 C在试验箱中某种气体的浓度，10 -6； m 试样的质量，单位为g； V 试验箱的体积，单位为m 3； 计算重复测定时每种气体的CQ。 A.4.2按公式（A.2）计算毒性指数 n n 3 3 2 2 1 1 f Q f Q f Q f Q C C C C C C C C 毒性指数  ..............................................A.2 式中 1、2、3n 每一种测定气体； Cf在30min暴露时间内致人以死的气体浓度，10 -6； 为了计算毒性指数，应使用下列Cf值 二氧化碳100000二氧化硫400 一氧化碳4000氮氧化物250 硫化氢750（苯）酚250 氨750氰化氢150 甲醛500溴化氢150 氯化氢500氟化氢100 丙烯腈400光气25 _________________________________