煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制作方法
专利名称：煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防灭火材料，具体是一种煤矿防、灭煤自燃火灾的高分子复混胶 体材料。
背景技术：
煤矿井下煤炭自燃发火是煤矿五大灾害之一。我国是产煤大国，目前有50%的煤 矿有煤自燃威胁，而且随着我国中西部新的褐煤煤田开发及老矿井进入深部开采、煤自燃 的威胁更加严重。煤自燃火灾的基本原理也服从燃烧三角形和四边形。但其形成过程、自 燃的环境、防灭火的条件和方法，有自己的特点。煤自燃火灾有一个或长或短的发生发展过 程，且因煤炭及岩体导热性差，不易及早发现。多数火源隐蔽，往往发生在人们难以进入的 采空区或不能进入的煤柱内，及时扑灭较难。而一旦形成火灾，又来势迅猛。甚至迫使工作 面停采，几千万乃至上亿元的机械设备封在火区内被损坏，已开拓、准备出的煤量被冻结， 直接影响矿井正常生产和接续。同时，煤矿井下属半封闭空间，火灾在发生、发展期间产生 大量有毒有害气体(如CO、CO2, SO2)及有毒烟尘，严重威胁矿工生命安全。而灭火时产生 的水蒸汽、水煤气等只能向一个方向移动，救灾人员的工作空间小，回旋余地小，给救灾人 员带来很大的威胁。因此，煤矿安全生产急需高效阻燃，快速灭火且不易复燃的新材料、新 技术。鉴于煤自燃火灾对煤矿生产严重的破坏性，对煤矿安全的严重威胁，我国在防治 煤自燃方面进行了大量地研究，研发出不少行之有效地材料与方法。例如采用黄泥、粉煤灰 等的灌浆防灭火技术，至今已有五十多年的历史，并创造了洒浆、埋浆和钻孔灌浆等防灭火 方法，取得了成功。但此法是以量取胜，浆体较难注入煤体，在许多区域和地方难以应用。使 用范围、区间有局限；灌浆时还会带大量的水进入井下，污染环境，极大增加了矿井排水、排 污工作量和能量消耗。使用黄土时需要大量挖取矿井周边农田、破坏生态环境。灌浆时工 艺及操作若不当，直接影响工作面生产(例如在俯采工作面)。采用惰气(氮气及CO2等) 防灭火时，灭火使用较多，防火较少使用。且两种气体各自适用不同条件(如仰斜开采或俯 斜开采)的工作面，同时需有配套的束管或其它检测系统与之相配套。初期投入较大，在灌 注氮气及CO2的过程中还要时刻避免大量惰气漏入工作面降低工作区域的氧浓度，导致窒 息事故发生。据统计60%以上有注惰气设备的矿井，设备经常有故障不易正常连续工作，使 用效果有局限性。自上世纪60年代以来，一些阻化剂(如&(12、1%(12、妝(12等)开始应 用于煤矿井下，其原理皆是当它们附着在煤粒煤体表面时，可吸收空气中的水分，在煤的表 面形成含水液膜，从而阻止煤与氧的接触，起到隔氧阻止煤自燃发展的作用；但实践证明， 这种阻化剂很难进入有问题的区域，加之材料本身吸水量很小，经不起采空区的高温蒸发， 实际效果有限，而且对矿井水的污染严重，现很少在用了。目前，在我国还有由基料水玻璃 和促凝剂(碳酸氢铵，偏铝酸钠等)与水混合成凝胶防灭火使用。但碳酸氢胺凝胶成胶会 析出大量的氨气，造成作业环境恶劣并影响下风流工人作业与身体健康。同时，这种凝胶在 操作中稍一不慎极易损伤工人眼睛及皮肤；以偏铝酸钠配胶，操作要求较高，不易溶于水，搅拌强度大，有一定腐蚀性，对人体健康也有损害。以上两种凝胶成胶过程的工艺需要两套 设备同时工作(基料和促凝剂需各自分别配比)，操作掌握不方便，用人多。
发明内容
本发明的目的是向煤矿提供一种防、灭煤自燃火灾见效快，更可针对不同煤种煤 自燃发火规律进行防治，效果好、不易复燃，井下操作简便、安全，综合成本较低的高分子复 混胶体材料。本发明是以如下技术方案实现的一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，由高分 子化合物和无机料按下述重量份混合制成高分子化合物40 100份，无机料52 98份。所述的高分子化合物在具体应用时有以下几种情况1)所述的高分子化合物为 聚丙烯酸盐；其细度小于120um。2)所述的高分子化合物为聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和聚 丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40 55份，羧甲基纤维素1 30份，聚丙烯 酰胺1 15份；三种原料细度皆小于120um。3)所述的高分子化合物为聚丙烯酸盐40-55 份，聚丙烯酰胺1-15份；二种原料细度皆小于120um。4)所述的高分子化合物为聚丙烯酸 盐40-55份，羧甲基纤维素1-30份，细度皆小于120um。所述的无机料在具体应用时，其配方由下述重量份的原料组成1)膨润土 30 50 份，铝土页岩粉12 18份，高岑土 10 20份；原料细度皆小于120um。2)所述的无机料 还有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份为膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18份，高岑 土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料细度皆小于120um。3)所述的无机 料还可是重量份为膨润土 30-50份，铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1 5份。以上原料之细度皆小于120um。4)所述的无机料还可是重量份为膨润土 30-50份， 铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1 5份。以上原料之细度皆小于120um。上述煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制备方法是先将所述高分子化合物按重 量份数比例称重计量后，混合搅拌3 5分钟；然后再在干混搅拌机上分别洒入所述各种无 机料，再将几种料混合搅拌8 10分钟，充分均勻即可。煤矿防灭火高分子复混胶体的使用工艺方法是其制浆、输浆及喷浆设备、工艺可 采用两种工艺实现1)设备及工艺采用泥浆泵(如TBW-75/20) —台，0.5 Im3拌料箱1 2个，配合使用。根据需要配比，在拌料箱中加水和加所发明材料，并在拌料箱中引入压风， 以风动搅拌(无条件也可直接用木棍搅拌)。均勻混合5 10分钟(风动5分钟，人工10 分钟)。混合后流入泥浆泵中，利用泵压打入注浆管路或钻孔中带压喷注到预定防灭火位 置。2)设备及工艺采用单螺杆泵自动振动加料压注系统。采用特制螺杆泵压注，由供水管 直接往泵箱中给水，调节好(固定)水的流量，保持使用。启动螺杆泵，利用振动漏斗，调节 好加料量，直接往泵箱中加入本发明材料，并在泵箱中与水充分混合后，经螺杆泵输出至管 道或钻孔中实施对预定防灭火地点的带压喷注。使用时螺杆泵不允许反转和空转。本发明产品的质量技术指标(见表1)表1
项目指标外观白色或灰白色颗粒
权利要求
一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于由高分子化合物和无机料按下述重量份混合制成高分子化合物40～100份，无机料52～98份。
2.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物为聚丙烯酸盐；聚丙烯酸盐的细度小于120um。
3.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物为聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐 40 55份，羧甲基纤维素1 30份，聚丙烯酰胺1 15份；三种原料细度皆小于120um。
4.根据权力要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物由聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40-55份，聚丙 烯酰胺1-15份；二种原料细度皆小于120um。
5.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物由聚丙烯酸盐和羧甲基纤维素按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40-55份，羧 甲基纤维素1-30份；二种原料细度皆小于120um。
6.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料由下述重量份的原料组成膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18份，高岑土 10 20 份；原料细度皆小于120um。
7.根据权利要求1或6所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的 无机料还有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份为膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18 份，高岑土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料细度皆小于120um。
8.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料重量份配比为膨润土 30-50份，铝土页岩12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1_5份， 原料细度皆小于120um。
9.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料其重量份配比为膨润土 30-50份，铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1_5份； 原料细度皆小于120um。
10.权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制备方法其特征是先将所 述高分子化合物按重量份数比例称重计量后，混合搅拌3 5分钟；然后再在干混搅拌机上 分别洒入所述五种无机料后，再将8种料混合搅拌8 10分钟，充分均勻即可。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，属防灭火材料。由高分子化合物40～100份，无机料52～98份混合制成。高分子化合物为聚丙烯酸盐；或聚丙烯酸盐40～55份、羧甲基纤维素0～30份、聚丙烯酰胺0～15份组成。无机料由膨润土30～50份、铝土页岩粉12～18份、高岑土10～20份、凹凸棒土0～5份和粘土0～5份组成；所有原料细度皆小于120um。制备方法是先将高分子化合物混合搅拌3～5分钟；再在干混搅拌机上分别洒入无机料后，将8种料混合搅拌8～10分钟充分均匀即可。有益效果是凝胶具有高含水、高保水、吸热量大、防灭火见效快，更可针对不同煤种煤自燃发火规律防治，效果好，不易复燃，井下操作简便、安全，综合成本较低。
文档编号A62D1/02GK101993574SQ20101051522
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者陈孟伯, 陈舸 申请人:陈孟伯;陈舸
技术领域：
本发明涉及一种防灭火材料，具体是一种煤矿防、灭煤自燃火灾的高分子复混胶 体材料。
背景技术：
煤矿井下煤炭自燃发火是煤矿五大灾害之一。我国是产煤大国，目前有50%的煤 矿有煤自燃威胁，而且随着我国中西部新的褐煤煤田开发及老矿井进入深部开采、煤自燃 的威胁更加严重。煤自燃火灾的基本原理也服从燃烧三角形和四边形。但其形成过程、自 燃的环境、防灭火的条件和方法，有自己的特点。煤自燃火灾有一个或长或短的发生发展过 程，且因煤炭及岩体导热性差，不易及早发现。多数火源隐蔽，往往发生在人们难以进入的 采空区或不能进入的煤柱内，及时扑灭较难。而一旦形成火灾，又来势迅猛。甚至迫使工作 面停采，几千万乃至上亿元的机械设备封在火区内被损坏，已开拓、准备出的煤量被冻结， 直接影响矿井正常生产和接续。同时，煤矿井下属半封闭空间，火灾在发生、发展期间产生 大量有毒有害气体(如CO、CO2, SO2)及有毒烟尘，严重威胁矿工生命安全。而灭火时产生 的水蒸汽、水煤气等只能向一个方向移动，救灾人员的工作空间小，回旋余地小，给救灾人 员带来很大的威胁。因此，煤矿安全生产急需高效阻燃，快速灭火且不易复燃的新材料、新 技术。鉴于煤自燃火灾对煤矿生产严重的破坏性，对煤矿安全的严重威胁，我国在防治 煤自燃方面进行了大量地研究，研发出不少行之有效地材料与方法。例如采用黄泥、粉煤灰 等的灌浆防灭火技术，至今已有五十多年的历史，并创造了洒浆、埋浆和钻孔灌浆等防灭火 方法，取得了成功。但此法是以量取胜，浆体较难注入煤体，在许多区域和地方难以应用。使 用范围、区间有局限；灌浆时还会带大量的水进入井下，污染环境，极大增加了矿井排水、排 污工作量和能量消耗。使用黄土时需要大量挖取矿井周边农田、破坏生态环境。灌浆时工 艺及操作若不当，直接影响工作面生产(例如在俯采工作面)。采用惰气(氮气及CO2等) 防灭火时，灭火使用较多，防火较少使用。且两种气体各自适用不同条件(如仰斜开采或俯 斜开采)的工作面，同时需有配套的束管或其它检测系统与之相配套。初期投入较大，在灌 注氮气及CO2的过程中还要时刻避免大量惰气漏入工作面降低工作区域的氧浓度，导致窒 息事故发生。据统计60%以上有注惰气设备的矿井，设备经常有故障不易正常连续工作，使 用效果有局限性。自上世纪60年代以来，一些阻化剂(如&(12、1%(12、妝(12等)开始应 用于煤矿井下，其原理皆是当它们附着在煤粒煤体表面时，可吸收空气中的水分，在煤的表 面形成含水液膜，从而阻止煤与氧的接触，起到隔氧阻止煤自燃发展的作用；但实践证明， 这种阻化剂很难进入有问题的区域，加之材料本身吸水量很小，经不起采空区的高温蒸发， 实际效果有限，而且对矿井水的污染严重，现很少在用了。目前，在我国还有由基料水玻璃 和促凝剂(碳酸氢铵，偏铝酸钠等)与水混合成凝胶防灭火使用。但碳酸氢胺凝胶成胶会 析出大量的氨气，造成作业环境恶劣并影响下风流工人作业与身体健康。同时，这种凝胶在 操作中稍一不慎极易损伤工人眼睛及皮肤；以偏铝酸钠配胶，操作要求较高，不易溶于水，搅拌强度大，有一定腐蚀性，对人体健康也有损害。以上两种凝胶成胶过程的工艺需要两套 设备同时工作(基料和促凝剂需各自分别配比)，操作掌握不方便，用人多。
发明内容
本发明的目的是向煤矿提供一种防、灭煤自燃火灾见效快，更可针对不同煤种煤 自燃发火规律进行防治，效果好、不易复燃，井下操作简便、安全，综合成本较低的高分子复 混胶体材料。本发明是以如下技术方案实现的一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，由高分 子化合物和无机料按下述重量份混合制成高分子化合物40 100份，无机料52 98份。所述的高分子化合物在具体应用时有以下几种情况1)所述的高分子化合物为 聚丙烯酸盐；其细度小于120um。2)所述的高分子化合物为聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和聚 丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40 55份，羧甲基纤维素1 30份，聚丙烯 酰胺1 15份；三种原料细度皆小于120um。3)所述的高分子化合物为聚丙烯酸盐40-55 份，聚丙烯酰胺1-15份；二种原料细度皆小于120um。4)所述的高分子化合物为聚丙烯酸 盐40-55份，羧甲基纤维素1-30份，细度皆小于120um。所述的无机料在具体应用时，其配方由下述重量份的原料组成1)膨润土 30 50 份，铝土页岩粉12 18份，高岑土 10 20份；原料细度皆小于120um。2)所述的无机料 还有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份为膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18份，高岑 土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料细度皆小于120um。3)所述的无机 料还可是重量份为膨润土 30-50份，铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1 5份。以上原料之细度皆小于120um。4)所述的无机料还可是重量份为膨润土 30-50份， 铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1 5份。以上原料之细度皆小于120um。上述煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制备方法是先将所述高分子化合物按重 量份数比例称重计量后，混合搅拌3 5分钟；然后再在干混搅拌机上分别洒入所述各种无 机料，再将几种料混合搅拌8 10分钟，充分均勻即可。煤矿防灭火高分子复混胶体的使用工艺方法是其制浆、输浆及喷浆设备、工艺可 采用两种工艺实现1)设备及工艺采用泥浆泵(如TBW-75/20) —台，0.5 Im3拌料箱1 2个，配合使用。根据需要配比，在拌料箱中加水和加所发明材料，并在拌料箱中引入压风， 以风动搅拌(无条件也可直接用木棍搅拌)。均勻混合5 10分钟(风动5分钟，人工10 分钟)。混合后流入泥浆泵中，利用泵压打入注浆管路或钻孔中带压喷注到预定防灭火位 置。2)设备及工艺采用单螺杆泵自动振动加料压注系统。采用特制螺杆泵压注，由供水管 直接往泵箱中给水，调节好(固定)水的流量，保持使用。启动螺杆泵，利用振动漏斗，调节 好加料量，直接往泵箱中加入本发明材料，并在泵箱中与水充分混合后，经螺杆泵输出至管 道或钻孔中实施对预定防灭火地点的带压喷注。使用时螺杆泵不允许反转和空转。本发明产品的质量技术指标(见表1)表1
项目指标外观白色或灰白色颗粒
权利要求
一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于由高分子化合物和无机料按下述重量份混合制成高分子化合物40～100份，无机料52～98份。
2.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物为聚丙烯酸盐；聚丙烯酸盐的细度小于120um。
3.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物为聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐 40 55份，羧甲基纤维素1 30份，聚丙烯酰胺1 15份；三种原料细度皆小于120um。
4.根据权力要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物由聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40-55份，聚丙 烯酰胺1-15份；二种原料细度皆小于120um。
5.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的高分 子化合物由聚丙烯酸盐和羧甲基纤维素按下述重量份配比制成聚丙烯酸盐40-55份，羧 甲基纤维素1-30份；二种原料细度皆小于120um。
6.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料由下述重量份的原料组成膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18份，高岑土 10 20 份；原料细度皆小于120um。
7.根据权利要求1或6所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的 无机料还有凹凸棒土和粘土，各原料的重量份为膨润土 30 50份，铝土页岩粉12 18 份，高岑土 10 20份，凹凸棒土 1 5份，粘土 1 5份；原料细度皆小于120um。
8.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料重量份配比为膨润土 30-50份，铝土页岩12-18份，高岑土 10-20份，凹凸棒土 1_5份， 原料细度皆小于120um。
9.根据权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料，其特征在于所述的无机 料其重量份配比为膨润土 30-50份，铝土页岩粉12-18份，高岑土 10-20份，粘土 1_5份； 原料细度皆小于120um。
10.权利要求1所述的煤矿防灭火高分子复混胶体材料的制备方法其特征是先将所 述高分子化合物按重量份数比例称重计量后，混合搅拌3 5分钟；然后再在干混搅拌机上 分别洒入所述五种无机料后，再将8种料混合搅拌8 10分钟，充分均勻即可。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿防灭火高分子复混胶体材料，属防灭火材料。由高分子化合物40～100份，无机料52～98份混合制成。高分子化合物为聚丙烯酸盐；或聚丙烯酸盐40～55份、羧甲基纤维素0～30份、聚丙烯酰胺0～15份组成。无机料由膨润土30～50份、铝土页岩粉12～18份、高岑土10～20份、凹凸棒土0～5份和粘土0～5份组成；所有原料细度皆小于120um。制备方法是先将高分子化合物混合搅拌3～5分钟；再在干混搅拌机上分别洒入无机料后，将8种料混合搅拌8～10分钟充分均匀即可。有益效果是凝胶具有高含水、高保水、吸热量大、防灭火见效快，更可针对不同煤种煤自燃发火规律防治，效果好，不易复燃，井下操作简便、安全，综合成本较低。
文档编号A62D1/02GK101993574SQ20101051522
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者陈孟伯, 陈舸 申请人:陈孟伯;陈舸
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