CN101811856A - 一种高水胶结防灭火材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高水胶结防灭火材料，由甲材料和乙材料组成，甲材料由下述重量百分比的组分组成：硫铝酸盐熟料细粉66.8％～97.7％；粉煤灰0-30％；Na2CO3 0.8％～1.1％；糖蜜0.3％-0.6％；膨润土1.2％-1.5％；乙材料由下述组分组成：硬石膏、生石灰、粉煤灰、活性剂LiOH、NaCI和膨润土。甲、乙两种材料使用不同的容器分别加水搅拌成浆，加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的2～3.5倍，再按等量比例将甲、乙两种浆液混合搅拌后使用。本发明具有高结晶水的能力，该材料既能灭火，也能防火，可以大幅度提高防灭火的效能和降低防灭火的成本；本发明适用性强，高水胶结防灭火材料能够适应煤矿不同地点的防灭火施工，如停采线、切眼、采空区、煤田露头、地面煤场等施工方便。

Description

一种高水胶结防灭火材料
技术领域
本发明涉及一种煤矿防灭火材料技术领域，具体地说是一种用于煤矿采空区封闭固化的高水胶结防灭火材料。
背景技术
煤矿防灭火材料在煤矿采煤过程中被普遍应用，随着煤矿地质条件的变化和开采深度的增加，社会的发展和科技的进步，对煤矿防灭火材料的性能提出了更高的要求，特别是对煤矿采空区的防灭火材料要求更为严格，不仅要具备良好的灭火性能，还要具备良好的防火性能。煤矿防灭火技术是煤矿实施瓦斯治理的重要手段，而性能优越的防灭火材料又是实施防灭火技术中的关键。传统的防灭火材料为黄泥浆和有机化学防灭火材料两种，在解决煤矿采空区自燃发火的技术问题时大多采用以上两种传统方法。现有的防灭火材料有以下缺点：
①黄泥浆灭火效果差，现场灌注施工困难；强度低，耐水性差。
②化学防灭火材料适应性差，价格高，生产和使用易造成环境污染。
③化学防灭火材料适应性差，给施工带来难度，用于密闭防火在施工后期还会发生质变自燃，出现安全隐患。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种具有环保、成本低，防灭火性能高，适应性好，便于施工的高水胶结防灭火材料。
本发明采用的技术方案是：一种高水胶结防灭火材料，由甲材料和乙材料组成，所述的甲材料由下述重量百分比的组份组成：
①硫铝酸盐熟料细粉66.8％～97.7％；
②粉煤灰0-30％；
③Na2CO3 0.8％～1.1％；
④糖蜜0.3％-0.6％；
⑤膨润土1.2％-1.5％；
所述的乙材料由下述重量百分比的组份组成：
①硬石膏53.2％-74.16％；
②生石灰14.13％-23.8％；
③粉煤灰0-30％；
④活性剂LiOH 0.04％-0.07％；
⑤NaCI 0.5％-0.8％；
⑥膨润土1.5％-1.8％；
分别将组成甲材料与乙材料的组份混合磨细制成固体粉料，细度要求比表面积大于370m2/kg，然后甲、乙两种材料使用不同的容器分别加水搅拌成浆，加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的2～3.5倍，再按等量比例将甲、乙两种浆液混合搅拌后使用。
所述的高水胶结防灭火材料，其中甲材料由下述重量百分比的组份组成：
①硫铝酸盐熟料细粉97.7％；
②粉煤灰0；
③Na2CO3 0.8％；
④糖蜜0.3％；
⑤膨润土1.2％；
其中所述的乙材料由下述重量百分比的组份组成：
①硬石膏74.16％；
②生石灰23.8％；
③粉煤灰0；
④活性剂LiOH 0.04％；
⑤NaCI 0.5％；
⑥膨润土1.5％。
本发明的主要组成材料采用了无机矿物材料和工业废物制造而成，同时又是一种高效胶凝材料，也称高水胶结材料，其成本低廉、无毒无害，成型后强度高、耐水性强，是对传统防灭火材料的创造性革新；本发明具有高结晶水的能力，即内部水份以结晶水的形式存在于胶结固体中，将发火煤体进行固化，可以迅速起到封闭灭火的作用，同时能够阻止采空区煤层的漏风氧化发火，该材料可以大幅度提高防灭火材料的性能和降低防灭火的成本；本发明适用性强，高水胶结防灭火材料能够适应煤矿不同地点的防灭火施工，如停采线、切眼、采空区、煤田露头、地面煤场。
具体实施方式
本发明的高水胶结防灭火材料由甲材料和乙材料组成。
实施例1，甲材料由下述重量百分比的组份组成：硫铝酸盐熟料细粉97.7％；粉煤灰0；糖蜜0.3％；Na2CO3 0.8％；膨润土1.2％。乙材料由下述重量百分比的组份组成：硬石膏74.16％；生石灰23.8％；粉煤灰0；NaCI0.5％；活性剂LiOH 0.04％；膨润土1.5％。本发明的防灭火材料的使用方法：分别将组成甲材料与乙材料的各组份混合磨细制成固体粉料，细度要求比表面积大于370m2/kg，然后甲、乙两种材料的固体粉料用不同的容器分别加水搅拌成浆，加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的3.5倍，即1000克甲材料加水3500克，1000克乙材料加水3500克。再分别用管道泵送至使用位置，按等量比例将甲、乙两种浆液混合搅拌后使用。
本发明中，硫铝酸盐熟料细粉作为胶凝材料是一种低能耗的生态材料，具有强度高、耐水性强的特点，对本发明起着重要的作用；活性剂LiOH在本发明中起结晶水作用，对甲材料加水搅拌后其水份以结晶水的形式存在；膨润土有很好的阻燃性能和很好的吸水膨胀性能以及分散、悬浮和造浆性；Na2CO3又称纯碱，为一种惰性固体，干粉灭火器中常用；硬石膏和生石灰均为较环保的无机胶凝材料。硬石膏是一种硫酸盐矿物，它的成分为无水硫酸钙，吸收水分变成石膏。石膏的导热系数低，在遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量，而且生成的无水石膏也是一种良好的热绝缘体；生石灰加水后为消石灰，一般凝结硬化较慢，但与硅铝质材料如甲材料中的硫铝酸盐熟料细粉混合后便可快速凝结，以达到所需硬度效果，因此本发明在使用时，甲、乙两种材料的各组份先分别加水搅拌制浆，这样浆液可存放或泵送时24小时内不凝固，可长时间、远距离泵送，给施工带来方便，便于机械化施工。当甲、乙两种浆液送到使用位置，然后将两种浆液等量配比混合后灌注到需要防灭火的地点便可。甲、乙两种材料的浆液混合搅拌后，通常在5-30分钟内停止流动、开始凝结，形成具有一定强度和抗压弹性模量的高含水胶结固体。其内部的水份以结晶水的形式存在于胶结固体中，将发火煤体进行固化，可以迅速起到封闭灭火的作用，同时能够阻止采空区煤层的漏风氧化发火。该材料即可灭火，又可防火，是煤矿进行瓦斯治理，采空区充填堵漏，阻燃灭火的急需新材料。
实施例2：甲材料由下述重量百分比的组份组成：硫铝酸盐熟料细粉87.4％；粉煤灰10％；糖蜜0.4％；Na2CO3 0.9％；膨润土1.3％。乙材料由下述重量百分比的组份组成：硬石膏68.4％；生石灰19.35％；粉煤灰10％；NaCI 0.6％；活性剂LiOH 0.05％；膨润土1.6％。实施例2的使用方法的操作步骤与实施例1基本相同，只是加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的3倍。实施例2的使用效果与实施例1的使用效果基本相同。
实施例3：甲材料由下述重量百分比的组份组成：硫铝酸盐熟料细粉77.4％；粉煤灰20％；糖蜜0.5％；Na2CO3 1.0％；膨润土1.1％。乙材料由下述重量百分比的组份组成：硬石膏58.74％；生石灰18.8％；粉煤灰20％；NaCI 0.7％；活性剂LiOH 0.06％。膨润土1.7％。实施例3的使用方法的操作步骤与实施例1基本相同，只是加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的2.5倍，实施例3的使用效果与实施例1的使用效果也基本相同。
实施例4：甲材料由下述重量百分比的组份组成：硫铝酸盐熟料细粉66.8％；粉煤灰30％；糖蜜0.6％；Na2CO3 1.1％；膨润土1.5％。乙材料由下述重量百分比的组份组成：硬石膏53.2％；生石灰14.13％；粉煤灰30％；NaCI 0.8％；活性剂LiOH 0.07％；膨润土1.8％。实施例4的使用方法的操作步骤与实施例1基本相同，只是加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的2倍。由于粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，其具有改善拌和物的和易性，增强可泵性等，在本实施例中大量掺入可节约硫铝酸盐熟料细粉，降低成本，因硫铝酸盐熟料细粉的用量小故减少用水量。实施例4的使用效果与实施例1的使用效果也基本相同。
本发明制备工艺过程简单、成本低，成型后强度高、耐水性强，防灭火效果显著，施工方便，适应性强，是一种适于煤矿采空区使用的高效能、低成本的防灭火材料。

Claims (2)

1.一种高水胶结防灭火材料，其特征是：由甲材料和乙材料组成，所述的甲材料由下述重量百分比的组份组成：
①硫铝酸盐熟料细粉66.8％～97.7％；
②粉煤灰0-30％；
③Na2CO3 0.8％～1.1％；
④糖蜜0.3％-0.6％；
⑤膨润土1.2％-1.5％；
所述的乙材料由下述重量百分比的组份组成：
①硬石膏53.2％-74.16％；
②生石灰14.13％-23.8％；
③粉煤灰0-30％；
④活性剂LiOH 0.04％-0.07％；
⑤NaCI 0.5％-0.8％；
⑥膨润土1.5％-1.8％；
分别将组成甲材料与乙材料的组份混合磨细制成固体粉料，细度要求比表面积大于370m2/kg，然后甲、乙两种材料使用不同的容器分别加水搅拌成浆，加水量分别为甲、乙材料固体粉料重量的2～3.5倍，再按等量比例将甲、乙两种浆液混合搅拌后使用。
2.根据权利要求1所述的高水胶结防灭火材料，其特征是：所述的甲材料由下述重量百分比的组份组成：
①硫铝酸盐熟料细粉97.7％；
②粉煤灰0；
③Na2CO3 0.8％；
④糖蜜0.3％；
⑤膨润土1.2％；
所述的乙材料由下述重量百分比的组份组成：
①硬石膏74.16％；
②生石灰23.8％；
③粉煤灰0；
④活性剂LiOH 0.04％；
⑤NaCI 0.5％；
⑥膨润土1.5％。
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