煤礦防滅火高分子復混膠體材料的製作方法

2023-06-12 06:33:16 1

專利名稱：煤礦防滅火高分子復混膠體材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防滅火材料，具體是一種煤礦防、滅煤自燃火災的高分子復混膠 體材料。
背景技術：
煤礦井下煤炭自燃發火是煤礦五大災害之一。我國是產煤大國，目前有50%的煤 礦有煤自燃威脅，而且隨著我國中西部新的褐煤煤田開發及老礦井進入深部開採、煤自燃 的威脅更加嚴重。煤自燃火災的基本原理也服從燃燒三角形和四邊形。但其形成過程、自 燃的環境、防滅火的條件和方法，有自己的特點。煤自燃火災有一個或長或短的發生發展過 程，且因煤炭及巖體導熱性差，不易及早發現。多數火源隱蔽，往往發生在人們難以進入的 採空區或不能進入的煤柱內，及時撲滅較難。而一旦形成火災，又來勢迅猛。甚至迫使工作 面停採，幾千萬乃至上億元的機械設備封在火區內被損壞，已開拓、準備出的煤量被凍結， 直接影響礦井正常生產和接續。同時，煤礦井下屬半封閉空間，火災在發生、發展期間產生 大量有毒有害氣體(如CO、CO2, SO2)及有毒煙塵，嚴重威脅礦工生命安全。而滅火時產生 的水蒸汽、水煤氣等只能向一個方向移動，救災人員的工作空間小，迴旋餘地小，給救災人 員帶來很大的威脅。因此，煤礦安全生產急需高效阻燃，快速滅火且不易復燃的新材料、新 技術。鑑於煤自燃火災對煤礦生產嚴重的破壞性，對煤礦安全的嚴重威脅，我國在防治 煤自燃方面進行了大量地研究，研發出不少行之有效地材料與方法。例如採用黃泥、粉煤灰 等的灌漿防滅火技術，至今已有五十多年的歷史，並創造了灑漿、埋漿和鑽孔灌漿等防滅火 方法，取得了成功。但此法是以量取勝，漿體較難注入煤體，在許多區域和地方難以應用。使 用範圍、區間有局限；灌漿時還會帶大量的水進入井下，汙染環境，極大增加了礦井排水、排 汙工作量和能量消耗。使用黃土時需要大量挖取礦井周邊農田、破壞生態環境。灌漿時工 藝及操作若不當，直接影響工作面生產(例如在俯採工作面)。採用惰氣(氮氣及CO2等) 防滅火時，滅火使用較多，防火較少使用。且兩種氣體各自適用不同條件(如仰斜開採或俯 斜開採)的工作面，同時需有配套的束管或其它檢測系統與之相配套。初期投入較大，在灌 注氮氣及CO2的過程中還要時刻避免大量惰氣漏入工作面降低工作區域的氧濃度，導致窒 息事故發生。據統計60%以上有注惰氣設備的礦井，設備經常有故障不易正常連續工作，使 用效果有局限性。自上世紀60年代以來，一些阻化劑(如&(12、1%(12、妝(12等)開始應 用於煤礦井下，其原理皆是當它們附著在煤粒煤體表面時，可吸收空氣中的水分，在煤的表 面形成含水液膜，從而阻止煤與氧的接觸，起到隔氧阻止煤自燃發展的作用；但實踐證明， 這種阻化劑很難進入有問題的區域，加之材料本身吸水量很小，經不起採空區的高溫蒸發， 實際效果有限，而且對礦井水的汙染嚴重，現很少在用了。目前，在我國還有由基料水玻璃 和促凝劑(碳酸氫銨，偏鋁酸鈉等)與水混合成凝膠防滅火使用。但碳酸氫胺凝膠成膠會 析出大量的氨氣，造成作業環境惡劣並影響下風流工人作業與身體健康。同時，這種凝膠在 操作中稍一不慎極易損傷工人眼睛及皮膚；以偏鋁酸鈉配膠，操作要求較高，不易溶於水，攪拌強度大，有一定腐蝕性，對人體健康也有損害。以上兩種凝膠成膠過程的工藝需要兩套 設備同時工作(基料和促凝劑需各自分別配比)，操作掌握不方便，用人多。

發明內容
本發明的目的是向煤礦提供一種防、滅煤自燃火災見效快，更可針對不同煤種煤 自燃發火規律進行防治，效果好、不易復燃，井下操作簡便、安全，綜合成本較低的高分子復 混膠體材料。本發明是以如下技術方案實現的一種煤礦防滅火高分子復混膠體材料，由高分 子化合物和無機料按下述重量份混合製成高分子化合物40 100份，無機料52 98份。所述的高分子化合物在具體應用時有以下幾種情況1)所述的高分子化合物為 聚丙烯酸鹽；其細度小於120um。2)所述的高分子化合物為聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素和聚 丙烯醯胺按下述重量份配比製成聚丙烯酸鹽40 55份，羧甲基纖維素1 30份，聚丙烯 醯胺1 15份；三種原料細度皆小於120um。3)所述的高分子化合物為聚丙烯酸鹽40-55 份，聚丙烯醯胺1-15份；二種原料細度皆小於120um。4)所述的高分子化合物為聚丙烯酸 鹽40-55份，羧甲基纖維素1-30份，細度皆小於120um。所述的無機料在具體應用時，其配方由下述重量份的原料組成1)膨潤土 30 50 份，鋁土頁巖粉12 18份，高岑土 10 20份；原料細度皆小於120um。2)所述的無機料 還有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份為膨潤土 30 50份，鋁土頁巖粉12 18份，高岑 土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料細度皆小於120um。3)所述的無機 料還可是重量份為膨潤土 30-50份，鋁土頁巖粉12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1 5份。以上原料之細度皆小於120um。4)所述的無機料還可是重量份為膨潤土 30-50份， 鋁土頁巖粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1 5份。以上原料之細度皆小於120um。上述煤礦防滅火高分子復混膠體材料的製備方法是先將所述高分子化合物按重 量份數比例稱重計量後，混合攪拌3 5分鐘；然後再在幹混攪拌機上分別灑入所述各種無 機料，再將幾種料混合攪拌8 10分鐘，充分均勻即可。煤礦防滅火高分子復混膠體的使用工藝方法是其製漿、輸漿及噴漿設備、工藝可 採用兩種工藝實現1)設備及工藝採用泥漿泵(如TBW-75/20) —臺，0.5 Im3拌料箱1 2個，配合使用。根據需要配比，在拌料箱中加水和加所發明材料，並在拌料箱中引入壓風， 以風動攪拌(無條件也可直接用木棍攪拌)。均勻混合5 10分鐘(風動5分鐘，人工10 分鐘)。混合後流入泥漿泵中，利用泵壓打入注漿管路或鑽孔中帶壓噴注到預定防滅火位 置。2)設備及工藝採用單螺杆泵自動振動加料壓注系統。採用特製螺杆泵壓注，由供水管 直接往泵箱中給水，調節好(固定)水的流量，保持使用。啟動螺杆泵，利用振動漏鬥，調節 好加料量，直接往泵箱中加入本發明材料，並在泵箱中與水充分混合後，經螺杆泵輸出至管 道或鑽孔中實施對預定防滅火地點的帶壓噴注。使用時螺杆泵不允許反轉和空轉。本發明產品的質量技術指標(見表1)表1
項目指標外觀白色或灰白色顆粒
權利要求
一種煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於由高分子化合物和無機料按下述重量份混合製成高分子化合物40～100份，無機料52～98份。
2.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的高分 子化合物為聚丙烯酸鹽；聚丙烯酸鹽的細度小於120um。
3.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的高分 子化合物為聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素和聚丙烯醯胺按下述重量份配比製成聚丙烯酸鹽 40 55份，羧甲基纖維素1 30份，聚丙烯醯胺1 15份；三種原料細度皆小於120um。
4.根據權力要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的高分 子化合物由聚丙烯酸鹽和聚丙烯醯胺按下述重量份配比製成聚丙烯酸鹽40-55份，聚丙 烯醯胺1-15份；二種原料細度皆小於120um。
5.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的高分 子化合物由聚丙烯酸鹽和羧甲基纖維素按下述重量份配比製成聚丙烯酸鹽40-55份，羧 甲基纖維素1-30份；二種原料細度皆小於120um。
6.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的無機 料由下述重量份的原料組成膨潤土 30 50份，鋁土頁巖粉12 18份，高岑土 10 20 份；原料細度皆小於120um。
7.根據權利要求1或6所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的 無機料還有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份為膨潤土 30 50份，鋁土頁巖粉12 18 份，高岑土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料細度皆小於120um。
8.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的無機 料重量份配比為膨潤土 30-50份，鋁土頁巖12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1_5份， 原料細度皆小於120um。
9.根據權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料，其特徵在於所述的無機 料其重量份配比為膨潤土 30-50份，鋁土頁巖粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1_5份； 原料細度皆小於120um。
10.權利要求1所述的煤礦防滅火高分子復混膠體材料的製備方法其特徵是先將所 述高分子化合物按重量份數比例稱重計量後，混合攪拌3 5分鐘；然後再在幹混攪拌機上 分別灑入所述五種無機料後，再將8種料混合攪拌8 10分鐘，充分均勻即可。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦防滅火高分子復混膠體材料，屬防滅火材料。由高分子化合物40～100份，無機料52～98份混合製成。高分子化合物為聚丙烯酸鹽；或聚丙烯酸鹽40～55份、羧甲基纖維素0～30份、聚丙烯醯胺0～15份組成。無機料由膨潤土30～50份、鋁土頁巖粉12～18份、高岑土10～20份、凹凸棒土0～5份和粘土0～5份組成；所有原料細度皆小於120um。製備方法是先將高分子化合物混合攪拌3～5分鐘；再在幹混攪拌機上分別灑入無機料後，將8種料混合攪拌8～10分鐘充分均勻即可。有益效果是凝膠具有高含水、高保水、吸熱量大、防滅火見效快，更可針對不同煤種煤自燃發火規律防治，效果好，不易復燃，井下操作簡便、安全，綜合成本較低。
文檔編號A62D1/02GK101993574SQ20101051522
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者陳孟伯, 陳舸 申請人:陳孟伯;陳舸