[發(fā)明專利]一種防治煤層自燃的高分子乳液阻化劑及制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010625329.2
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111763279A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東輝;馬鵬飛;楊寶忠;劉大江;李耀暉;姜彬;李磊
• 申請（專利權(quán)）人: 楊東輝
• 主分類號: C08F218/08
• 分類號: C08F218/08;C08F220/06;C08F220/12;C08K5/12;E21F5/06
• 代理公司: 北京中仟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11825
• 代理人: 田江飛

本發(fā)明屬于煤礦采空區(qū)煤層防火材料領(lǐng)域，公開了一種防治煤層自燃的高分子乳液阻化劑及制備方法和應(yīng)用，防治煤層自燃的高分子乳液阻化劑，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：高分子基料40％、乳化劑1.6?1.8％、引發(fā)劑0.2?0.3％、改性劑10.6?10.7％、保護(hù)劑3.3％、增塑劑4％，余量為水。本發(fā)明的防治煤層自燃的高分子乳液阻化劑用于阻止煤層自燃，而且無毒無害，對設(shè)備無腐蝕，對環(huán)境無污染；具有良好的耐高溫性，在高溫下不會迅速汽化；成本低廉，成膜工藝簡單，便于現(xiàn)場應(yīng)用，成本低廉；對于煤層火災(zāi)還應(yīng)具備堵漏性和阻化性，阻止煤再次氧化而復(fù)燃；滲透性好，能進(jìn)入松散煤體內(nèi)部。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦采空區(qū)煤層防火材料領(lǐng)域，特別是一種防治煤層自燃的高分子乳液阻化劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

煤的自燃火災(zāi)一直威脅著煤炭生產(chǎn)和儲存的安全，造成了巨大的煤炭資源的損失，甚至引發(fā)瓦斯爆炸或井下火災(zāi)，造成人身傷亡。同世界各主要產(chǎn)煤國家相比，我國低等級煤種多，礦井下自燃危險(xiǎn)性更大，煤自燃火災(zāi)的發(fā)生率和損失都比較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全國600多統(tǒng)配煤礦和重點(diǎn)煤礦中，半數(shù)以上開采的是易自燃煤層，自燃火災(zāi)次數(shù)占火災(zāi)總次數(shù)的90％以上。煤層自燃著火的主要原因是煤長期與空氣中的氧接觸，氧分子首先在煤表面形成物理、化學(xué)吸附，放出反應(yīng)熱，使煤體溫度緩慢上升，而溫度的升高促使氧分子與煤表面活性官能團(tuán)發(fā)生深度氧化分解反應(yīng)并釋放大量反應(yīng)熱，這些熱量在煤體內(nèi)部積聚起來，最終導(dǎo)致煤炭自燃。因此，阻止煤氧接觸，減少煤與氧氣吸附、氧化產(chǎn)生的反應(yīng)熱，就可以實(shí)現(xiàn)防止煤自燃發(fā)生。

已公開的防治煤層自燃技術(shù)中所使用的阻化劑主要分為物理阻化劑、化學(xué)阻化劑或是物理和化學(xué)復(fù)合阻化劑。阻化機(jī)理分別如下：物理阻化劑在煤樣的表層進(jìn)行作用，在表面形成了保護(hù)層，把煤樣與氧隔離開，或通過惰性氣體來使煤表層的氧氣濃度下降，屬于一種氣相稀釋。化學(xué)阻化劑主要是破壞或減少煤分子結(jié)構(gòu)中活化能低的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其含量下降，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)斷裂，或是通過增加煤氧化時(shí)化學(xué)吸附的活化能來防治煤的燃燒。

如中國專利公開號CN101713296B公開的一種防治煤炭礦井煤自燃的復(fù)合凝膠阻化劑及其制備方法，所提供的復(fù)合凝膠阻化劑的組分及其重量百分比為：接枝共聚物10～65.0wt％、阻燃劑0～40.0wt％，水玻璃20～60.0wt％，余量為水；通過采用水溶性聚合物與不飽和羧酸單體進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)得到含-COOH功能基團(tuán)的接枝共聚物后加入阻燃劑和水玻璃，得到防治煤炭礦井煤自燃的復(fù)合凝膠阻化劑。

中國專利公開號CN108266221A公開的一種用于防止煤自燃的阻化劑，包括組分及在阻化劑中的質(zhì)量百分比濃度為：還原性金屬粉2％～4％，無機(jī)鹽6％～15％，黏合劑0.4％～0.8％，填充劑6％～7％，其余量為水。該阻化劑一方面能夠起到使煤與氧氣隔絕的作用，另一方面能夠有效的消耗氧氣，降低氧氣的含量，從而使得煤自燃發(fā)生的可能性降低到最低。

中國專利公開號CN109899104A公開的一種防治煤炭自燃的經(jīng)濟(jì)環(huán)保型凝膠泡沫，按重量百分含量，包括：水玻璃4％-35％、發(fā)泡劑0.4％-3％、穩(wěn)泡劑0.1％-3％、促凝劑1％-5％，余量為水；其中發(fā)泡劑是由兩種或兩種以上陰離子型發(fā)泡劑復(fù)配而成。本申請所用發(fā)泡劑為兩種或兩種以上陰離子型發(fā)泡劑復(fù)配而成，所采用的成膠體系為水玻璃和促凝劑，成本低，綠色經(jīng)濟(jì)環(huán)保，使用過程中無毒無害，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。所得到的凝膠泡沫在成膠前將保持水基泡沫流動性強(qiáng)、堆積性好的優(yōu)點(diǎn)，成膠后又保持水玻璃凝膠降溫效果突出、堵漏風(fēng)效果好的優(yōu)點(diǎn)，其阻化和滅火效果良好，可顯著降低火源溫度、熱輻射和CO的產(chǎn)生量，滅火穩(wěn)定，不會出現(xiàn)復(fù)燃現(xiàn)象。