[發明專利]煤礦復合膠體防滅火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110531504.6
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113209539B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 郝宇;吳立軍
• 申請（專利權）人: 重慶工程職業技術學院
• 主分類號: A62D1/00
• 分類號: A62D1/00;A62D1/06;A62D1/04
• 代理公司: 鄭州旭揚知識產權代理事務所(普通合伙) 41185
• 代理人: 程文霞

本發明公開一種煤礦復合膠體防滅火材料，由以下重量份數的原料制成：羧甲基纖維素鈉1?2份、瓊脂1?2份、粉煤灰12?15份、聚丙烯酰胺0.1?0.2份、交聯劑3?5份、碳酸氫鈉1?2份、阻燃劑3?4份、發泡劑3?5份、水90?100份。材料成本低廉，保水和阻燃性能好，防滅火性能優異。

技術領域

本發明涉及礦用防滅火材料技術領域。

背景技術

煤礦火災容易引起瓦斯、粉塵爆炸等事故，危害極大，因此火災防治是煤礦安全生產的重點。煤礦火災的主要起因是煤層自燃，而且由于煤礦開采中采用的綜采放頂煤開采以及瓦斯抽放等技術，導致采空區漏風，或遺留殘煤多，容易導致煤層自燃。目前的煤礦防滅火的主要手段采用防滅火材料，安全性高，而且效果顯著。

常用的防滅火材料有膠體材料、泥漿、泡沫以及阻化劑等，其防滅火的機理是：利用定量添加設備, 將材料按一定比例加入水中，使水(或泥漿)稠化，然后用泵(或灌漿系統)壓注到松散煤體中，在泵壓和重作用下稠化液體滲入到煤體裂隙和微小孔隙中后吸熱，使煤體溫度降低，堵塞松散煤體的孔隙、裂隙，使氧分子無法滲透到煤體內部，降低煤氧接觸幾率，使煤體自身的氧化放熱性能降低，自燃性下降；或者是覆蓋在已經燃燒的煤層的表面，達到隔絕氧氣、降溫、吸熱、阻燃的作用。其中膠體材料主要包括水泥粉煤灰凝膠材料和高分子凝膠材料，其中水泥粉煤灰凝膠材料使用時間比較早，且價格低廉、無毒、滲透性好，一直沿用至今，其缺點是使用量大，凝膠時間長，不能向高處堆積，而且流動性差，容易堵塞管道，另外形成凝膠層后容易開裂；高分子凝膠材料流動性好、防滅火效果好，凝膠層的強度高，但是其成本相對高一點。因此目前大量的研究集中在復合膠體防滅火材料上來，其防滅火機理是集合各個材料的優勢，以期研究出力學性能優異、阻化防滅火效果顯著、價格低廉的復合膠體防滅火材料。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種煤礦復合膠體防滅火材料，材料成本低廉，保水和阻燃性能好，防滅火性能優異。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種煤礦復合膠體防滅火材料，由以下重量份數的原料制成：羧甲基纖維素鈉1-2份、瓊脂1-2份、粉煤灰12-15份、聚丙烯酰胺0.1-0.2份、交聯劑3-5份、碳酸氫鈉1-2份、阻燃劑3-4份、發泡劑3-5份、水90-100份。

進一步的，所述交聯劑為蒙脫土負載金屬離子交聯劑。

進一步的，所述金屬離子交聯劑由以下步驟制備而成：

1）將氫氧化鈉溶液緩慢滴入氯化鋁溶液中，滴完之后迅速升溫至溶液沸騰，30min后冷卻得羥基鋁；

2）羥基鋁中添加蒙脫土，70-80℃攪拌混合60-70min，減壓抽濾，干燥后得產品；

所述氫氧化鈉與氯化鋁摩爾比為2:1，蒙脫土與氯化鋁重量比為0.1mol：15-20g。

進一步的，所述阻燃劑為聚磷酸銨、氧化鎂纖維和聚氨酯纖維按重量比1-2:1:1混合而成。

進一步的，所述阻燃劑為改性阻燃劑，具體改性方法：將阻燃劑浸漬在KH550的乙醇水溶液中，50-60℃下攪拌1h，抽濾后干燥，得產品；所述阻燃劑與KH550重量比為1:20-25。

進一步的，所述發泡劑為過氧化氫、空心玻璃微珠、二甲基硅油按重量比2:1:0.2-0.3混合而成。

一種煤礦復合膠體防滅火材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）羧甲基纖維素鈉、瓊脂和三分之一水混合攪拌均勻；

（2）粉煤灰、聚丙烯酰胺、交聯劑、阻燃劑和三分之一水混合攪拌均勻；

（3）將步驟（1）和步驟（2）中的混合物以及剩余成分混合攪拌均勻，得產品。