CN1042139A - 矿用防灭火膨胀封堵材料 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对矿井用的灭火材料的研究。

本发明的膨胀封堵材料是以水泥为主，添加一定量膨润土、砂子、生石灰、石膏、速凝剂及铝粉组成的一种新型的密闭封堵材料。本发明具有整体、迅速、膨胀性能、实际使用中加水搅拌为浆体，注入预充空间，即可使之在1～6分钟内自由膨胀封堵周边及空顶，膨胀倍数达到2～2.5倍。10分钟后固结，该材料气密性好，粘结性强，膨胀封堵严密可靠，不产生有害气体，杜绝了空气与煤炭接触，防止和抑制了煤炭的氧化自燃及火焰蔓延。是一种效果好，成本低，安全，实用的封堵材料。

Description

本发明是关于对矿用防灭火材料的研究。

矿内火灾是矿井的主要灾害之一，尤其是对于开采有自然发火层的矿井，火灾发生率更高。其发生火灾的主要原因就是由于空气与煤炭直接接触，煤炭氧化自然进而引起自燃。因此，以往人们为能减少火灾的发生，相应采取了一系列防灭火措施，其中主要是从隔绝空气，防止空气与煤炭直接接触，抑制煤炭与煤层的氧化自燃入手，采用砌筑密闭隔墙，封堵隔氧等治理方法。其具体有以下几种方法：1.双层木板密闭隔墙，中间填砂子，矿渣或粘土;2.木板密闭墙加粘土或灰浆堆砌而成;3.红砖密闭墙;4.料石密闭墙;5.混凝土密闭墙;6.草袋内装砂充填堆砌直接充填骨料等。上述几种常见的封堵砌筑方法，主要弊病是砌筑后渗漏大，尤其是周边受压后，密闭易产生裂隙，也易于透漏空气。此外，采用充填砂袋隔绝法密闭，很难充满足顶，特别是砂子脱水后，还会产生10%～150%的沉缩，致使密闭上部产生空隙，使空气渗漏。俗话讲：“没有不透风的墙。”此话不假，实际生产中，尽管井下砌筑密闭已有足够厚度，但仍克服不了上述弊病。

正因为上述弊病的存在，本发明旨在寻求一种致密性强，胶结性好，膨胀性能上乘的快速（几分钟内固结），整体（无缝隙）膨胀（自行膨胀封堵帮顶）的封堵材料，研究开发出一种快速、整体、自身膨胀的井下密闭封堵材料，以此代替以往封堵常用的砌筑井下密闭方法。从而杜绝了密闭周边裂隙漏风及闭内有害气体的涌出，阻止了空气与煤炭的直接接触，防止和抑制了煤炭氧化自热、自然及火灾的漫延。实现了本发明之目的。

本发明的膨胀封堵材料是砂石土类的粉末与颗粒相混合的固体材料，它以水泥为其主要成份，添加一定量的膨润土、砂子、及少量的发泡剂等。即本发明的膨胀封堵材料由其水泥、膨润土、砂子、生石灰、石膏、速凝剂、铝粉组成。其中选用的铝粉为油质铝粉。其基本配方为：

水泥：    5～30    （重量%）

膨润土：    5～30    （重量%）

砂子：    30～70    （重量%）

生石灰：    10～50    （重量%）

石膏：    0.4～1.0    （重量%）

速凝剂：    1.0～15    （重量%）

油质铝粉：    0.01～10    （重量%）

其最佳配方为：

水泥：    12    （重量%）

膨润土：    12    （重量%）

砂子：    48    （重量%）

生石灰：    24.81    （重量%）

石膏：    0.6    （重量%）

速凝剂：    2.4    （重量%）

油质铝粉：    0.19    （重量%）

在上述配方中生石灰以选用有效钙含量为70%以上，消解温度70℃以上的生石灰原料为佳，制作本发明的膨胀封堵材料，在工艺上只需破碎、混合、包装三道工序即可，即将配方中的各种组份按定量取齐，第一步先将生石灰粉碎然后再与其它几种原料混合一起成为成品，再进行包装。其包装袋的选用以较坚固的聚乙烯薄膜为内包装，以塑料编织袋为外包装。在实际使用中，本发明的材料需加水搅拌成为浆体，其加水量一般可掌握在水料比为0.44～0.55之间为宜。加水后的浆体材料采用机械灌注，在短时间内注入予充空间内。当1～6分钟内浆体便可自行膨胀到2～2.5倍，10分钟后固结，达到了本发明理想的隔氧封堵效果。

本发明实施例如下：

水泥：    12%

膨润土：    12%

生石灰：（其有效钙含量为70%，消解温度70℃）    24.81%

石膏：    0.6%

速凝剂：    2.4%

铝粉（油质的）    0.19%

制备：首先将上述原料中的生石灰利用粉碎机粉碎为φ3mm之内颗粒粉末状，然后与其它几种原料放入干式搅拌机内混合搅拌均匀，成为成品。

进行实际应用实验，将所备制出的材料以水料比为0.55∶1值加水。进行搅拌使之为浆体。用注浆泵将浆体灌注到予注空间内，观察到，经1～6分钟浆体自行膨胀，10分钟左右固结。然后对其分别测定各技术性能指标，其结果如下表：

密度（Kg/m³） 膨胀率（%） 强度28天 流变性

（Kg/cm²）

516    285    0.8417    0.1467

进行透气性能试验。将模拟板壁分别调为200mm，300mm，400mm间距，从投料口充入已调好的浆体，待膨胀、固结后，通过风门调节静压值，便得出不同厚度的材料在不同静压下的透气量值。（其中水料比为0.48∶1）试验结果如下：

厚度（mm)	静压（mmH2O)	透气量（m3/m2mm)
			200	10	0
15	7.96×10-6
		20		3.19×10-5
30	7.96×10-5
		40		1.19×10-4
50	1.51×10-4
		300		10	0
18	7.96×10-6
			30	8.17×10-5
40	1.12×10-4
			50	1.59×10-4
400	10				0
		22	7.96×10-6
	30			6.37×10-5
		40	9.55×10-5
	50			1.43×10-4

此外，在井下工业性试验中观察到，在原漏风的密闭外300mm处，设置一木板密闭，采用机械搅拌为浆体充入板闭空间内，经1～6分钟膨胀，10分钟固结后观测，充填后的闭内外压差明显增加，有害气体（主要是一氧化碳、瓦斯）消失，故将原有局部扇风机取消，仅此一项每年节约电费近万元，而充填一密闭的材料费及施工费不足千元，经济效益明显。充填后的材料气孔均匀致密，没有裂纹，无缝隙。尤其是周边膨胀封堵严密，固结后无干缩、龟裂、表面剥落现象。由此可见，本发明完全达到了快速整体膨胀封堵的目的。

此材料不但可做快速巷道密闭、旧密闭挂衬封堵、巷道空顶充填及穿煤巷道壁后充填，而且还可以用于地面钻孔封孔，井下煤层钻孔封孔，料石砌

壁后充填，同样也可达到隔氧、阻止氧化、防止有害气体的积聚的理想效果。

Claims (2)

1、一种矿用防灭火膨胀封堵材料，其特征在于它是由水泥、膨润土、砂子、生石灰、石膏、速凝剂、铝粉组成。

2、如权利要求1所述的矿用防灭火膨胀封堵材料，其特征在于配方中选用的铝粉为油质铝粉。其基本配方为：

水泥：  5～30  （重量%）

膨润土：  5～30  （重量%）

砂子：  30～70  （重量%）

生石灰：  10～50  （重量%）

石膏：  0.4～1.0  （重量%）

速凝剂： 1.0～15  （重量%）

油质铝粉：  0.01～10  （重量%）

其最佳配方为：

水泥：  12  （重量%）

膨润土：  12  （重量%）

砂子：  48  （重量%）

生石灰：  24.81  （重量%）

石膏：  0.6  （重量%）

速凝剂：  24  （重量%）

油质铝粉：  0.19  （重量%）