[发明专利]一种用于煤层火灾治理的稠化胶体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤层火灾治理的稠化胶体，属于井下煤矿防灭火技术应用领域。

背景技术

煤炭自燃是客观存在的一种自然现象，煤氧复合放出的热量是引起煤炭自燃的根本原因。其具体过程是：空气随煤体裂隙进入煤体内部，煤氧自发复合放出大量热量，该热量在一定的蓄热条件下被积聚起来，当积聚的热量能够满足煤自燃过程发展的需要时，煤体温度不断上升，最终导致煤炭自燃。

我国煤矿领域条件复杂、环境恶劣，自燃现象严重，已累计烧毁煤量42亿t，目前仍以每年烧毁5000～6000万t煤的速度发展。

灌浆防灭火技术是一项传统的、简单易行的、比较可靠的防灭火技术。所谓灌浆防灭火技术是指将水和灌浆材料按适当的比例混合，配制成一定浓度的浆液，经过铺设的输浆管路利用自燃压差或泥浆泵送到可能发生煤炭自燃的区域，以防止煤层自燃现象的发生。其原理是灌浆材料包裹煤体，吸收热量，起到隔绝煤与氧气接触以及吸热降温的作用。但是该技术也存在一些问题，比如浆体不能均匀覆盖浮煤表面，容易形成拉沟现象，覆盖面小，浆体黏附性差，只流向地势低的部位，不能向高处堆积，对中、高及顶板煤体起不到防治作用，易跑浆和溃浆造成大量脱水，恶化井下工作环境，影响煤质等。另外，浆体与水还易分离，悬浮性差，不但容易堵塞管路，而且水分容易蒸发，与高温煤体作用易发生水煤气爆炸的危险，防灭火效果不很理想。

设计一种新型的防灭火胶体，改善防灭火效果，保证使用可靠性，就成为本发明要解决的主要问题。

发明内容

鉴于上述技术存在的不足，本发明旨在提供一种吸水倍率高、耐盐性好、黏附性好、保水性高，并且具有良好的悬浮性和稳定性能的用于煤层火灾治理的稠化胶体。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于煤层火灾治理的稠化胶体，由相互混合并搅拌均匀的水、骨料和稠化剂组成，其中，各组分按重量百分比为：一定量的自来水、占水重量10～20％的骨料、占水重量1～5‰的稠化剂；所述稠化剂为水溶液聚合法制备的耐盐性高吸水树脂，耐盐性高吸水树脂以丙烯酸、丙烯酰胺和3-(甲基丙烯酰胺)丙基-二甲基(3-磺丙)胺为单体，过硫酸铵为引发剂，N’N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，氢氧化钠为中和剂，所述单体质量百分比浓度保持为45％，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为3/4，以NaOH作中和，中和后的丙烯酸中和度为65％，所述交联剂和引发剂相对于单体的质量百分数分别为0.25％，所述3-(甲基丙烯酰胺)丙基-二甲基(3-磺丙)胺相对于单体的质量百分数为3％，溶液配制好放入真空烘箱中，通过阶梯控温方式，60℃保温2h、70℃保温2h、80℃保温3h，待反应完毕后，将样品放入鼓风烘箱中烘干，待彻底烘干、粉碎后即为稠化剂待用。

所述骨料为黄土、粉煤灰、膨润土、蒙脱土或硅藻土中的一种，或所述骨料由黄土、粉煤灰、膨润土、蒙脱土或硅藻土中的两种以上混合物组成。

本发明所述的用于煤层火灾治理的稠化胶体，相比于传统的灌浆防灭火技术有如下明显的优越性：

1、耐盐性：所采用稠化剂是一种耐盐性高吸水树脂，相比于其它稠化剂其在浆体中的吸水倍率明显提高。

2、保水性：本发明中稠化胶体80％以上都是水，由于添加了高吸水树脂作为稠化剂，其水分蒸发速度非常缓慢，避免了水煤气爆炸的危险；不易跑浆和溃浆，不会恶化井下工作环境，保证了煤质。

3、黏附性：稠化胶体黏附性能优越，能够在高处堆积，对中、高部煤体也能起到防治作用。

4、悬浮性：稠化剂是一种高吸水树脂，其结构是一种体形网状结构，很好的分散了骨料，不易沉积到管路底部，管路不易堵塞，同时，稠化胶体性能稳定。

5、稳定性：稠化胶体静置24小时未出现分层及沉积现象，性能稳定，使用可靠。

发明所述的用于煤层火灾治理的稠化胶体在使用中可以根据现场实际情况、使用部位、喷洒作业面温度等因素，配制不同黏度、不同强度的稠化胶体，以使煤体中的不同活性结构和基团被惰化或发生不可逆反应失去氧化性，煤体自燃倾向降低，彻底防治了煤炭的自燃。具有操作简单，取材方便，经济实用，特别适于对煤矿进行根本性防灭火治理使用。

具体实施方式

本发明所述的一种用于煤层火灾治理的稠化胶体，由相互混合并搅拌均匀地水、骨料和稠化剂组成。各组分按重量百分比为：一定量的自来水、占水重量10～20％的骨料、占水重量1～5‰的稠化剂。其中，自来水的用量可根据需调制胶体的多少而定，其只起到简单的溶剂作用，骨料和稠化剂根据自来水的用量按比例添加。