[发明专利]岩粉撒布组合物及其使用方法

说明书

技术领域

本公开涉及岩粉撒布（rock dusting）组合物及其使用方法。所述组合物由岩粉（例如，石灰石或其他矿物粉尘）、水、泵送助剂（pumping aid）和聚合物（例如，丙烯酰胺均聚物、丙烯酰胺共聚物及其组合）构成，并且施用于矿的表面。组合物可用于抑制由煤矿中的煤粉和/或瓦斯点燃造成的火焰和/或火的蔓延。

背景技术

众所周知，火和爆炸是地下采矿领域中的重大危险源。由于在地下煤矿中存在原有的易爆易燃材料，例如甲烷气体和煤粉，所以火和爆炸的危险在煤矿开采中尤其严峻。

可容易地理解这种火和爆炸的原因。易燃材料一般与基于有机化学品的材料（例如煤）的开采有关。不仅煤自身是易燃的，而且开采作业产生煤和煤粉的小碎片，其被引入到空气中。这种材料在适当条件下很可能是易燃的并且甚至是易爆的。

已发现烃类气体与煤矿作业相关。最常见的气体是甲烷气体，天然气的主要组分。与煤矿一起还发现了较少量的其他类似的易燃烃类气体。在煤矿作业期间释放的气态物质本身是极其危险的。

煤矿作业可经常产生足够的火花来点燃易燃和易爆物质。煤矿作业需要使用有可能产生火花的许多类型的电气设备以及其它类型的机器。产生火花的机器和电气装置，以及极其易爆和易燃的煤粉和相关瓦斯的组合导致了危险的情况。

潜在的火花产生装置与地下矿井中发现的极易燃物质的组合导致了多次的灾难。此外，地下爆炸和火特别难以存活。例如，爆炸可引起部分矿井巷道的坍塌。地下火和爆炸产生大量有害气体，所述有害气体可容易地引起地下矿工和其他地下工作人员的人身伤害或死亡。因此，可以看出，地下矿井作业中的火和爆炸是所有相关人员尤为关心的问题。

为了防止地下矿井作业中的火和爆炸已尝试了多种解决方案。一种尽量减小火和爆炸可能性的常规方法是在矿井内部中撒布惰性材料。在一些情况下，期望完全覆盖矿井巷道的内墙、顶棚和地面。将惰性材料添加到环境中有助于使矿井内的环境气氛维持在不易爆或不易燃的条件下。惰性材料撒布到矿井的内墙上，充分稀释矿井中的矿尘和甲烷，使得气氛不能使爆炸或火蔓延。覆盖层还有助于防止更多的煤粉等逸出到矿井巷道的空气中。

撒粉作为防止矿井中爆炸和火的方法已被本领域所接受。根据联邦煤矿健康和安全法（Federal Coal Mine Health and Safety Act）公布的条例下，撒粉现在是许多矿井中的要求。

矿业安全与健康管理局（Mine Safety and Health Administration，“MSHA”）的条例规定，煤矿等的内部应覆盖有岩粉的覆盖层。MSHA提出了有关岩粉使用和撒布的条例。

管理岩粉的使用和管理的大量政府条例现已到位。需要岩粉的情况也通过具体条例进行了详细规定。因此，矿井运营商现在发现他们处于需要遵守大量关于岩粉撒布的条例的位置上。因此，在煤矿中进行岩粉撒布经常不再仅是解决潜在危险情况的一种替代方法，而是在许多情况下绝对需要的。

如上文所述，在地下煤矿中，利用暴露岩石表面的石粉撒布来防止和抑制在开采过程期间产生的煤粉和甲烷气体点燃造成的火。石粉撒布包括用细磨过的石灰石粉尘覆盖矿的表面。粉尘粘附至矿井的壁上，防止火在矿井中沿未开采煤的暴露表面蔓延。在矿井中的煤粉和瓦斯点燃的情况下，爆炸和火的冲击将引起松散粘附的粉尘从矿的表面掉下，以产生抑制火焰蔓延并使火停止的石灰石粉尘-空气悬浮体。

将岩粉施用于矿壁通常通过干喷来完成。该方法的缺点在于，由于要使需要量的粉尘粘附至矿壁，所以大量粉尘可成为气载的。为了降低气载的浓度，将水添加到撒粉混合物中，然而，为维持可泵送混合物的需水量导致很大部分的产物脱落（sloughing）到矿井地面。可将粘合剂添加至湿混材料中以增加粘度，然而随着产物干燥，其将结块到矿壁，阻碍了在甲烷爆炸中的足够分散。

本领域中需要可施用于矿的表面（例如，壁、顶棚和地面）的岩粉组合物，其中在施用期间尽可能减少了气载颗粒或消除气载颗粒。本领域中还需要这样的岩粉组合物，其在爆炸波/冲击情况下作为粉状材料而不是团块或块状物从矿的表面分散，从而抑制可由甲烷点燃发生的任何爆炸。

本公开提供了许多优点，其将随着下面的描述而变得明显。

发明内容