[發明專利]一種礦用防火滅火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910738809.7
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110433444B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張迎新;王怡飛;代少軍;侯鳳才;趙福軍;孟范喻;楊星光;楊鑫;王其庚;王自然;呂琦淵;邢真強
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: A62D1/00
• 分類號: A62D1/00;C09K21/14;E21F5/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 段娜娜

本發明涉及一種礦用防火滅火材料及其制備方法。所述礦用防火滅火材料包含流動性載體材料；可膨脹石墨；粉末狀傳熱材料；和顆粒狀骨架材料。所述制備方法包括如下步驟：將所述流動性載體材料、所述可膨脹石墨、所述粉末狀傳熱材料和所述顆粒狀骨架材料攪拌均勻。該防火滅火材料以可膨脹石墨為充填材料實現永久充填效果，以液體材料或膠體材料為承載材料，將可膨脹石墨、粉末狀傳熱材料和顆粒狀骨架材料通過礦井注漿系統注入火區，以粉末狀傳熱材料改良膠體受熱環境，提高材料受熱后的膨脹倍數；以顆粒狀骨架材料提高材料膨脹后的自重使其膨脹后可以抵御采空區漏風，不至于偏離預期地點。

技術領域

本發明涉及防滅火材料技術領域，尤其涉及一種礦用防火滅火材料及其制備方法。

背景技術

礦井火災是威脅礦井安全生產的主要災害之一，內因火災占礦井火災總數的90％以上，是礦井火災治理的重點。因其主要發生在工作面后方垮落空間內且礦井采空區屬于復雜結構空間，在自燃發生后會以著火點為中心形成立體高溫區域，使得以著火點為中心的一定范圍內的垮落巖石保持較高溫度。傳統滅火技術的降溫效果主要由巖石表面作用至巖石深部，當滅火不徹底、散熱效果不理想時，熱量會由圍巖深部回傳至圍巖表面，使得火區溫度二次升高，遇漏風供氧時發生復燃，增加火災治理工作的難度。

現有礦井內因火災治理技術主要有均壓防滅火技術、注漿防滅火技術、惰性氣體防滅火技術、阻化劑防滅火技術、注凝膠防滅火等技術，其滅火機理主要以降低火區溫度、隔絕煤氧結合為主。上述滅火技術由于其自身局限性，使其在降低火區溫度、封堵火區漏風裂隙方面存在不足之處，使得火區溫度易于回升、火災以復燃，漏風、封堵不嚴、失水嚴重等因素而影響了滅火效果。其中均壓防滅火技術對礦井通風系統依賴性較強，均壓期間如通風管理不善，不僅難以起到防滅火效果，甚至會促進內因火災發展。注漿技術由于部分礦區地理條件限制，難以匹配到合適的漿泥，漿泥選擇不合理導致固液兩項易分離，由于漿體流動受重力作用影響，難以撲滅高位火災。注惰性氣體技術主要有注氮氣與注二氧化碳兩種，由于氮氣密度小于空氣，在采空區內易上浮，難以徹底隔絕采空區底部遺煤與氧氣接觸。二氧化碳密度雖大于空氣，可滯留在空區底部，但易于溢散至工作面，使得工作面二氧化碳濃度上升，影響作業人員安全生產。阻化劑防滅火技術本質是擴大了以水滅火的作用，延緩煤體氧化時間，當阻化效果與阻化壽命不理想時，水分會使煤體耗氧速率增大，著火活化能降低且阻化劑難以均勻散布在煤體上。

注凝膠防滅火技術是近年來發展起來的新型防滅火技術，具有比較全面的綜合特性。申請公布號為CN103232217A的中國專利申請文件公開了一種“礦用黃土復合凝膠防滅火材料及其制備方法”，該材料水玻璃為基料，以聚丙烯酰胺為促凝劑，以黃土為骨料，通過化學反應形成復合膠體。申請公布號為CN104001290A的中國專利申請文件公開了“一種礦用防滅火用凝膠的配制方法”，制備原料包含水玻璃、促凝劑鋁酸鈉、水泥、粉煤灰和水。申請公布號為CN104944893A的中國專利申請文件公開了“一種提高煤礦用水玻璃復合膠體保水性能的灌漿材料及制備方法”，該灌漿材料由均勻混合的聚合物添加劑和原水玻璃復合膠體材料組成，所述原水玻璃復合膠體材料包含碳酸氫鈉、膨潤土、水玻璃和自來水；所述的聚合物添加劑選自淀粉、纖維素、陰離子聚丙烯酰胺和陽離子聚丙烯酰胺的任意一種。申請公布號為CN105801059A的中國專利申請文件公開了“礦用高強度高水復合凝膠防滅火材料及其制備方法”，該防滅火材料的制備原料包含硫鋁酸鹽水泥熟料、石灰、水玻璃和水。

上述已有的注凝膠材料均為傳統的注凝膠材料，在成膠前以液態進入松散高溫煤體內部，在一定時間內發生膠凝作用而失去流動性，膠體可以停留在松散煤體內高處。這些材料可以用于煤礦的防火滅火工作，但也存在一定的不足，例如，凝膠材料多為水玻璃，有的還加入了高分子聚合物聚丙烯酰胺，但是水玻璃容易脫水收縮直至粉化，堵漏作用會逐步消失，無法達到長久的堵漏效果。有的加入了黃土、水泥、粉煤灰、膨潤土、淀粉、纖維素等材料以期提高膠體的強度而增強堵漏效果，但這些材料的改善效果不顯著，一定時間后材料仍會部分或全部龜裂。

發明內容