[發(fā)明專利]一種煤礦用防滅火材料的制備方法

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• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111019047A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 李宏偉
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/06;C08F222/38;C08F2/44;C08J3/075;C08L51/02;C08K3/34;A62D1/00;C09K21/14
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本發(fā)明涉及一種煤礦用防滅火材料的制備方法，屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明制備的煤礦用防滅火材料是一種吸水凝膠，其中存在大量的凝結(jié)水和少量的不動水，經(jīng)親水性水合，在分子表面形成厚度為0.5～0.6nm的2～3個水的分子層；第一層，極性離子基團與水分子通過配位鍵或氫鍵形成的水合水；第二層，水分子與水合水通過氫鍵形成的結(jié)合水層；凝膠吸水主要是靠內(nèi)部三維空間網(wǎng)絡(luò)間的相互作用，吸收大量的自由水儲存在網(wǎng)格里，凝膠三維空間網(wǎng)絡(luò)的孔徑越大，吸水倍率越高；覆蓋在煤體表面的吸水凝膠降低了煤體與氧氣接觸的概率，堵塞漏風通道，降低氧濃度，吸熱降溫，降低煤的氧化活性，使得制備的煤礦用防滅火材料滅火效率高、速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦用防滅火材料的制備方法，屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為煤炭開采的主要自然災害之一，煤自燃問題對煤礦開采行業(yè)形成了嚴重威脅。煤炭自燃本是自然界存在的一種客觀現(xiàn)象，但是若不能有效的加以控制，將嚴重影響我國煤炭行業(yè)的健康發(fā)展。

煤礦火災的危害性主要有以下幾個方面：

（1）直接燒毀煤炭資源，破壞井下施工設(shè)備，造成重大經(jīng)濟損失；

（2）釋放CO，SO₂等有害氣體，危害礦井工作人員生命安全；

（3）引起瓦斯爆炸等連鎖反應(yīng)，擴大災害范圍；

（4）引起煤礦停工停產(chǎn)，造成間接經(jīng)濟損失。

煤礦火災問題是一種特定條件下的火災，與普通的火災事故相比有其獨特的發(fā)生環(huán)境，必須對煤炭自燃的機理與發(fā)火過程有深入的了解，才能從根本上找到煤礦火災的解決對策。

煤在地下的演化形成大致經(jīng)歷了從植物、泥炭到褐煤、煙煤、無煙煤的過程，現(xiàn)在所開采使用的煤炭包括了后三類，不同種類的煤代表了不同的煤化程度，褐煤煤化程度最低、無煙煤煤化程度最高。一般來說，煤結(jié)構(gòu)單元中芳香環(huán)數(shù)會隨著煤化程度的提高而增加，而含氧官能團和對氧敏感的側(cè)鏈會逐漸減少甚至消失，在一定程度上增加了煤的抗氧化能力。因此，褐煤有較大的自燃危險，而高煤化程度的無煙煤難以自燃。但這并不能作為唯一判斷標準，當一種無煙煤具有較高含量的硫等雜質(zhì)時，同樣會有高的自燃危險。

其次是煤的空隙率。研究表明，大塊堆積的煤炭以及密實的煤層一般不容易發(fā)生自燃，而松散的碎煤有較高的自燃危險。這是因為：結(jié)構(gòu)密實的煤層阻止了氧氣的進入，導致其與氧接觸的表面積非常有限、產(chǎn)熱較少；大塊堆積的煤炭存在大縫隙，空氣對流明顯、熱量不易聚集；而松散的碎煤具有高的比表面積，對氧有較強的吸附能力、產(chǎn)熱較大，同時存在眾多充滿熱空氣的微小空隙，使熱量得不到有效散失，極易發(fā)生自燃。

最后是水的影響。作為生活中常用的滅火介質(zhì)，根據(jù)水分含量的多少，水對煤的自燃表現(xiàn)出兩種截然相反的作用：

（1）當煤體表面被微量水潤濕時，水分與煤體表面相互作用并釋放一定的潤濕熱，會加速煤自燃初期的氧化進程；研究表明，干燥的煤被突然暴露在較高濕度的環(huán)境中時，潤濕熱和濕熱空氣的氣化潛熱會使煤溫加速升高，極易導致煤的自燃發(fā)火，這也解釋了一些煤礦的露天堆積煤炭在夏天雨后為何有較高的自燃危險；

（2）煤表面有大量水分時，在煤體細小空隙內(nèi)部以及表面的水分會降低煤對氧的吸附作用，同時由于水本身高的熱導率，加快了煤的散熱過程，會在一定程度上抑制煤的自燃。

此外，煤本身的雜質(zhì)類型及含量，以及煤層中瓦斯的含量等因素也會在不同

程度上影響煤的自燃。

從煤自燃的起因以及影響因素可知，要解決煤自燃問題，可以從以下兩個方面入手：（1）隔絕煤與氧的直接接觸，杜絕煤氧的吸附作用；（2）加強散熱，避免煤體表面的熱量持續(xù)堆積?；谝陨蟽牲c，國內(nèi)外煤炭科學工作者不斷突破創(chuàng)新，在防滅火材料研發(fā)及應(yīng)用技術(shù)上取得了不少成果。