[發(fā)明專利]用于煤層火災治理的復合凝膠防滅火材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010103397.9
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101767975A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 索紅莉;朱紅青;郭艾東;張騰;袁慧萍;吳紫平;閆鑌杰
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學;中國礦業(yè)大學(北京);朔州市平魯區(qū)興陶煤礦
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C04B14/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發(fā)明屬于煤炭礦井下防滅火材料，具體涉及一種煤炭礦井中防 治煤炭礦井火災的復合凝膠材料。

背景技術

我國煤礦自燃條件復雜，自燃發(fā)火的礦井范圍廣、數(shù)量多，嚴重 威脅著礦井和礦工的人身安全，給國家造成巨大的損失。煤層發(fā)生自 燃時，在高溫下分解及氧化釋放出大量有毒有害氣體；同時高溫促使 煤層中所含瓦斯釋放，有可能引起瓦斯爆炸，因此煤層自燃有極大的 危害性，必須快速、徹底的撲滅火災。

封堵漏技術用于防火效果比較明顯，而用于滅火時由于不能直接 使煤溫降低，所以通常需要和其它滅火技術配合使用。采用惰氣泡沫 防滅火技術能起到降溫、減少漏風、降低采空區(qū)氧濃度等作用，但惰 泡在碎煤中壓注，發(fā)泡性能差、氣泡倍數(shù)低、成本高。阻化劑防滅火 技術也具有一定的防火效果，但當溫度升高使阻化劑吸收的水分蒸 發(fā)，其阻化作用會消失，失去水分的阻化劑對煤氧復合反而有促進作 用，促使煤氧復合速度加快，使煤更易自燃。另外，井下自燃火災通 常處于工作面或巷道頂部比較高的部位，應用水或泥漿滅火時，不能 滯留在發(fā)火部位，流過發(fā)火部位后僅使煤表面溫度降低，煤體內部溫 度仍然很高，如黃泥灌漿材料的制備工藝簡單、取材方便、成本低廉， 但泥漿脫水后對裂隙不能夠充分充填，堵漏風效果差，黃土用量大； 另外水對煤的自燃有一定的促進作用，高溫時水會參與燃燒反應，產 生大量水煤氣，造成水煤氣爆炸。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有灌漿、注水的水流失問題，提出一種 既可使?jié){液增稠、提高骨料懸浮性，并能控制凝膠時間的復合凝膠材 料，且凝膠具有一定強度；所制備的凝膠材料集堵漏、降溫、阻化、 固結水等性能于一體，以適用于各種類型的礦井自燃火災。

可通過以下具體技術方案實施。

本發(fā)明提出的復合凝膠防滅火材料，其主要成份為：水玻璃基料、 碳酸氫鈉促凝劑、增稠劑、復合物骨料及水，將上述各組分按如下比 例混合、攪拌均勻，每噸復合凝膠中各組分的用量如下：

水玻璃基料????????????????????????60-80kg

碳酸氫鈉促凝劑????????????????????20-30kg

增稠劑????????????????????????????1-10kg

復合物骨料????????????????????????125-250kg

其余為自來水

本發(fā)明中，所用增稠劑是聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、甲基纖維素， 選用其中一種或多種組合。

本發(fā)明中，所用的復合物骨料是黃土和高吸水礦物粘土的混合物， 黃土和高吸水礦物粘土的重量比為2.5-10∶1，選用的高吸水礦物粘 土為膨潤土、凹凸棒、硅藻土其中一種或多種組合；骨料的平均粒度 小于1mm。

本發(fā)明提供的復合凝膠的制備方法如下：將黃土進行烘干、研磨、 篩分處理，然后與高吸水礦物粘土、增稠劑、碳酸氫鈉促凝劑按上述 比例在混料機中混合均勻，得到固體混合物；然后將水玻璃基料、水 按照上述比例與固體混合物充分攪拌，制成漿液即可。

使用時用輸送泵將制好的漿液注入到需要阻燃或燃燒的煤層上， 起到預防和撲滅井下煤層火災的作用。所制混合漿液的防滅火性能與 漿液濃度有關，濃度越高，漿液的吸熱比越大、滅火效果愈好。

針對巷道頂煤滅火范圍相對較小，綜合考慮各種因素，本發(fā)明可 采用移動式注膠工藝，該工藝使用方便靈活、可實現(xiàn)對局部高溫區(qū)快 速有效處理，利用移動式壓注系統(tǒng)，將各種凝膠材料按比例混合均勻， 通過注膠管路和鉆孔將凝膠注入火區(qū)。

本發(fā)明的積極效果有：

1、本發(fā)明制備的混合漿體凝膠具有優(yōu)越的固水性能，漿體中90％ 以上是水，基料的凝膠作用將水固結起來，既起到了在煤體中的堆積 作用，又可以發(fā)揮水阻止煤氧化以及吸熱降溫的物理性能。

2、本發(fā)明采用的是復合骨料，大大降低了黃土用量的同時，對凝 膠強度的提高具有明顯作用，在較大外力作用下不會發(fā)生開裂；另外， 凝膠體積收縮小、具有密封性能，從而起到堵漏風的作用。

3、凝膠成膠前黏度大于水，但又具有良好的流動性，滲透性能好， 可以滲透到煤和巖體的縫隙中，成膠以后不具有流動性，起到阻燃阻 化作用。