[发明专利]一种防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于防治矿井煤自燃技术领域，具体涉及含有氧化剂、无机盐和表面活性剂的泡沫型阻化剂及其使用方法。

背景技术

现有防治矿井煤自燃的阻化剂可分为物理阻化剂和化学阻化剂两大类。物理阻化剂主要以无机盐为主，包括氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl₂)和氯化镁(MgCl₂)等；由于这类无机盐具有较强的吸水性，当它们附着在煤的表面时可以吸收空气中的水份，从而降低煤层的温度并在煤粒表面形成含水液膜，阻止煤与氧接触，起到隔氧阻化作用。化学阻化剂则是近年来提出的新型阻化剂。例如中国专利CN100999996公开的以氧化剂为主的化学阻化剂，以及张公慈等在《中州煤炭》杂志2004年第一期上发表的《新型阻化剂在耿村煤矿的应用》一文中提出的使用橡胶防老剂作为阻化剂来防止煤炭自燃。化学阻化剂是针对煤炭自燃的机理，在煤体表面活性自由基团与氧气反应之前大量捕获或钝化自由基，阻断煤氧化的反应链，降低煤的自燃倾向性，延长煤的自然发火期。

传统的喷洒灌注阻化剂的方法虽然能对防治煤炭自燃起到一定的作用，但有较大的局限性，特别是对于一些狭长的矿井巷道，采用传统方法无法将液体阻化剂(包括物理阻化剂及化学阻化剂)喷洒灌注到指定区域，且难于做到分布均匀，阻燃时间也有限；目前通常采取的将两种阻化剂单独使用的方式对于防治自燃要求较高的矿井煤难于达到有效的阻燃防治效果。现有的上述传统方法对煤炭自燃要求较高的矿井煤都难于达到理想的防治效果。

发明内容

本发明的目的是提出一种防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂及其使用方法，以克服现有技术的上述缺陷。

本发明的防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂，其特征在于由配合使用的化学阻化剂和物理阻化剂共同组成；

所述化学阻化剂由按占质量百分比0.5～2％的氧化剂与1～1.5％的起泡剂、0.2～0.4％的泡沫稳定剂、0.05～0.1％的增稠剂和0.05～0.1％的乳化剂组成；

所述物理阻化剂由按占质量百分比10～15％的无机盐与1～1.5％的起泡剂、0.2～0.4％的泡沫稳定剂、0.05～0.1％的增稠剂和0.05～0.1％的乳化剂组成。

所述氧化剂选自氧化性较强的高锰酸盐、氯酸盐、次氯酸盐或过氧化物；

所述无机盐选自吸水性较强的氯化物或硫酸盐；

所述起泡剂为脂肪醇醚磺基琥珀酸酯二钠盐(MES)；

所述泡沫稳定剂选自十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)或α-烯基磺酸钠(AOS)；

所述增稠剂选自椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)或聚丙烯酰胺(PAM)；

所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)。

本发明的防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂的使用方法，其特征在于先将化学阻化剂稀释成浓度为1.76～4.1wt％的水溶液，采用喷枪喷洒到需要防治自燃的煤层区域，经30分钟至一个小时，再将稀释成浓度为11.06～16.9wt％的水溶液的物理阻化剂用喷枪喷洒到同一煤层区域；阻化液经喷枪喷射后以泡沫为载体覆盖于煤层表面。

由于本发明防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂中的化学阻化剂是氧化剂和表面活性剂混合的水溶液，是基于氧化剂和煤体表面活性自由基团反应的原理而防治煤炭自燃，当将其用喷枪喷洒到需要防治自燃的煤层区域时，以泡沫为载体的氧化剂可以较均匀地覆盖到煤层表面，经起泡剂、泡沫稳定剂、增稠剂和乳化剂共同作用产生的泡沫具有一定的强度，在35～50℃条件下可以存在3～12小时，开始阶段先在煤层上覆盖的一层泡沫可以起到隔氧阻化的效果。但由于泡沫是不稳定体系，一定时间后会消失；且因受到很多因素的影响泡沫破裂的时间也是不一样的；在未破裂的泡沫依然起到隔氧阻化的的作用的同时，破裂泡沫上的氧化剂则覆盖至煤层上或渗透至煤层里，可在煤体表面活性自由基团与氧气反应之前大量捕获或钝化自由基，阻断煤氧化的反应链，降低煤的自燃倾向性。泡沫依次破裂至完全消失后，氧化剂便进一步在泡沫破裂区域起到化学阻化的作用。

本发明防治矿井煤自燃的泡沫型阻化剂中的化学阻化剂基于氧化剂和煤体表面活性自由基团反应的原理而防治煤炭自燃，虽然有较好的防治效果，但并不能使所有的活性自由基团钝化而失去低温氧化的能力，且氧化剂在较高温度下也可能会助燃，煤层在化学阻化剂的单独作用下仍有发生自燃的可能。因此本发明还采用了物理阻化与化学阻化相结合的技术。