CN106046641B - 一种预防采空区浮煤自燃的材料、制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预防采空区浮煤自燃的材料、制备方法和使用方法，预防采空区浮煤自燃的材料，由凝胶粉、增稠保水剂、无机稳定剂、分散悬浮剂、絮凝剂组成，其中，所述凝胶粉为海藻酸钠与高吸水树脂的混合物，所述无机稳定剂为石英粉。本发明选用石英粉作为无机稳定剂，石英粉化学性质稳定，具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特点，加入石英粉后不仅不会对凝胶粉的成胶造成影响反而会提高胶体的耐高温性质。

Description

一种预防采空区浮煤自燃的材料、制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于防灭火材料领域，具体涉及一种用于预防煤矿井下采空区浮煤自燃的防灭火材料。
背景技术
我国煤炭资源丰富，大小煤田遍布全国各地，煤炭也是目前我国的主要能源，在能源结构中占据主导地位。随着煤炭开采技术的高速发展，新建、扩建矿井增多和开采强度、开采深度增大，矿井防灭火问题显得尤为突出，煤层自燃火灾防治形式也越来越严峻。按过去的经验只要是易自燃煤层工作面，就盲目的采取所有的现有防灭火技术措施，比如枣矿集团某煤矿单个工作面就采取了注水、注黄泥浆、注粉煤灰浆、喷洒阻化剂、注氮、注惰性泡沫等灭火方法，以上方法和技术虽然在抑制煤层自燃方面起到了很大的作用，但也存在一些局限性。首先注水、注浆等方法由于材料的自身重力作用，浆液会向低处流淌不能在高处存积，难以扑灭高处大面积火源。注氮防灭火技术较好，但在采空区密封高浓度的氮气存在效率低、运行成本高、技术复杂等难题。
此外，目前公开的高分子防灭火凝胶类或高分子复混材料，由于其一般采用单一的吸水材料或其复合材料只是单纯地考虑降低材料成本，加入一些低成本的黄泥、粉煤灰等无机材料，在使用过程中，高分子高吸水树脂在溶水成为凝胶时吸水效果大大折扣且过一段时间凝胶会析水最终干结失去效果。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种预防采空区浮煤自燃的材料、制备方法和使用方法，能够全面提高采空区防灭火水平。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种预防采空区浮煤自燃的材料，由凝胶粉、增稠保水剂、无机稳定剂、分散悬浮剂、絮凝剂组成，其中，所述凝胶粉为海藻酸钠与高吸水树脂的混合物，所述无机稳定剂为石英粉。
本发明选用石英粉作为无机稳定剂，石英粉化学性质稳定，具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等特点，加入石英粉后不仅不会对凝胶粉的成胶造成影响反而会提高胶体的耐高温性质。本发明加入增稠保水剂能够使材料形成的胶体长时间保持水分。
优选的，所述海藻酸钠与高吸水树脂的质量比为1:3～1:5。
优选的，各组分以质量份计为，凝胶粉15～85份，增稠保水剂1～5份，无机热稳定剂5～75份，分散悬浮剂5～15份，絮凝剂1～3份。
优选的，所述高吸水树脂为交联聚丙烯酸盐。
进一步优选的，所述交联聚丙烯酸盐为交联聚丙烯酸钠。
优选的，所述增稠保水剂为羧甲基纤维素钠。加入羧甲基纤维素钠后能够增加胶体的保水性，胶体能够长时间不会丢失水分。
优选的，所述分散悬浮剂为钠基膨润土。钠基膨润土具有较好的吸附性和分散粒度，与海藻酸钠和交联聚丙烯酸钠产生显著的协同作用，对凝胶粉快速溶水形成均匀凝胶起到了较好的辅助作用。
优选的，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。矿井水一般含有很多悬浮杂质颗粒，这些悬浮杂质颗粒能够降低凝胶粉的成胶性能，而聚丙烯酰胺是一种有机高分子聚合物，同时也是一种高分子水处理絮凝剂产品，可以吸附水中的悬浮颗粒，使凝胶粉的成胶效果不受影响。
一种上述预防采空区浮煤自燃的材料的制备方法，将凝胶粉、增稠保水剂、无机稳定剂、分散悬浮剂、絮凝剂加入干混机中混合5～10分钟，得到分散均匀的粉末成品，加以包装。
一种上述预防采空区浮煤自燃的材料的使用方法，将粉末成品按照规定的水料比与水混合，采用灌注或喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
优选的，所述水料比是水与粉末成品的质量比，为10:1～200:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的材料具有适用性强、可靠性高、灭火降温效果明显、便于现场施工、安全环保等特点；
2、本发明的材料能够全面提高采空区防灭火水平，提高防灭火技术的可靠性、针对性、有效性；
3、本发明的材料具有巨大的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
预防采空区浮煤自燃的材料，由海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠(海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠的质量比为1:4)的混合物10份，羧甲基纤维素钠2份，石英粉75份，钠基膨润土10份，聚丙烯酰胺3份组成，将上述原料加入至干混机中混合5分钟，得到分散均的粉末成品。
其使用方法是，将粉末成品按照水料比15:1与水混合，采用灌注的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
实施例2
预防采空区浮煤自燃的材料，由海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠(海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠的质量比为1:4)的混合物35份，羧甲基纤维素钠4份，石英粉50份，钠基膨润土9份，聚丙烯酰胺2份组成，将上述原料加入至干混机中混合5分钟，得到分散均的粉末成品。
其使用方法是，将粉末成品按照水料比45:1与水混合，采用喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
实施例3
预防采空区浮煤自燃的材料，由海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠(海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠的质量比为1:4)的混合物50份，羧甲基纤维素钠2份，石英粉40份，钠基膨润土5份，聚丙烯酰胺3份组成，将上述原料加入至干混机中混合8分钟，得到分散均的粉末成品。
其使用方法是，将粉末成品按照水料比80:1与水混合，采用喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
实施例4
预防采空区浮煤自燃的材料，由海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠(海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠的质量比为1:4)的混合物70份，羧甲基纤维素钠4份，石英粉15份，钠基膨润土8份，聚丙烯酰胺3份组成，将上述原料加入至干混机中混合10分钟，得到分散均的粉末成品。
其使用方法是，将粉末成品按照水料比120:1与水混合，采用喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
实施例5
预防采空区浮煤自燃的材料，由海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠(海藻酸钠与交联聚丙烯酸钠的质量比为1:4)的混合物80份，羧甲基纤维素钠5份，石英粉5份，钠基膨润土7份，聚丙烯酰胺3份组成，将上述原料加入至干混机中混合10分钟，得到分散均的粉末成品。
其使用方法是，将粉末成品按照的水料比200:1与水混合，采用喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
实施例1～5制备的预防采空区浮煤自燃的材料在使用过程中能够在1～3分钟内形成均匀无结团的凝胶材料，保水、灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保。其性能特点如表1所示：
表1材料性能指标
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
吸水倍率 15倍 45倍 80倍 120倍 200倍
初凝时间(s) 2～3 2～3 2～3 2～3 2～3
成胶时间(min) 3 3 3 3 3
pH值 7～8 7～8 7～8 7～8 7～8
覆盖效果 良好 良好 良好 良好 良好
30天后胶体保水率(％) 95 95 96 96 98
可耐温度(℃) 1200 1100 1000 900 800
上述实施例虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种预防采空区浮煤自燃的材料，其特征是，由凝胶粉、增稠保水剂、无机稳定剂、分散悬浮剂、絮凝剂组成，其中，所述凝胶粉为海藻酸钠与高吸水树脂的混合物，所述无机稳定剂为石英粉；
所述海藻酸钠与高吸水树脂的质量比为1:3～1:5；各组分以质量份计为，凝胶粉15～85份，增稠保水剂1～5份，无机热稳定剂5～75份，分散悬浮剂5～10份，絮凝剂1～3份；
所述高吸水树脂为交联聚丙烯酸盐；所述增稠保水剂为羧甲基纤维素钠；所述分散悬浮剂为钠基膨润土；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
2.如权利要求1所述的一种预防采空区浮煤自燃的材料，其特征是，所述交联聚丙烯酸盐为交联聚丙烯酸钠。
3.一种如权利要求1-2任一所述的预防采空区浮煤自燃的材料的制备方法，其特征是，将凝胶粉、增稠保水剂、无机稳定剂、分散悬浮剂、絮凝剂加入干混机中混合5～10分钟，得到分散均匀的粉末成品，加以包装。
4.一种如权利要求1-2任一所述的预防采空区浮煤自燃的材料的使用方法，将粉末成品按照规定的水料比与水混合，采用灌注或喷洒的形式附在煤层表面用于煤层自燃的防治。
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