[发明专利]用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含活性炭的胶体泡沫制备方法，尤其适用于包裹采空区浮煤、封堵煤体裂隙，吸附采空区游离瓦斯以及防止瓦斯涌出的类似布匹的膜状胶体泡沫制备方法。

背景技术

矿井瓦斯是我国煤矿开采的主要自然灾害之一。近年来，随着采矿技术装备的高速发展，我国涌现出了一大批以综合机械化采煤为特征的高产高效集约化矿井。由于开采强度大、生产集中、推进速度快，导致采空区遗留残煤增多，浮煤在采空区释放出大量瓦斯。当采空区积存大量瓦斯时，往往被漏风带入工作面造成回风隅角甚至回风巷瓦斯超限而影响生产。目前，国内外常用的防治采空区瓦斯涌出的技术措施主要有设置临时风幛、抽排风机、增加风量、高位水平钻孔和采空区瓦斯抽采等。这些方法对低瓦斯矿井或产量不大的矿井是有效的，但是随着矿井向深处采掘，瓦斯含量逐渐增大，低瓦斯矿井转变为高瓦斯或突出矿井，低产量矿井进行整合也会转变为高产高效矿井，此时靠上述方法就不能行之有效的解决回风隅角瓦斯超限问题。同时由于风幛位于采空区边缘，采空区落下的矸石极易将风幛破坏，造成风幛漏风增大；增设抽排风机需要增加成本，且影响巷道的有限使用面积；无限增加风量也是不可能；高位水平钻孔和采空区瓦斯抽采普遍存在施工工程量大，抽采时间长，抽采接替紧张，一次性投入及运行费用高等问题。因此，防治采空区瓦斯涌出是国内外广泛关注的一项难题。

为了防治采空区瓦斯涌出，本发明旨在寻求一种对游离瓦斯具有吸附能力、致密性强、胶结性好的膜状封堵材料，研究开发出一种快速、整体包裹采空区浮煤的含活性炭的胶体泡沫，以此代替现有常用防治采空区瓦斯涌出的技术措施，从而抑制采空区浮煤瓦斯涌出，防止和杜绝瓦斯涌向上隅角造成瓦斯超限现象，实现了本发明的目的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种能大范围、均匀覆盖采空区浮煤和封堵煤体裂隙，并在煤体表面交联形成膜状胶体覆盖物，能吸附采空区游离瓦斯且持续永久抑制瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法。

技术方案：本发明的用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将颗粒直径小于500微米的木质活性炭粉、黄原胶粘稠剂与水按质量比为1：0.03:10配好，搅拌均匀，制成含活性炭的稠化溶液；

步骤二：在含活性炭的稠化溶液中同时加入硅酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵，硅酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵与稠化溶液按质量比为3:4:1000,配制，搅拌均匀形成混合溶液；

步骤三：在混合溶液中持续引入空气，充分搅拌、发泡形成含活性炭的胶体泡沫。

所述混合溶液中持续引入的空气体积是水体积的10～30倍。

有益效果：本发明的用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫，通过在水中加入活性炭粉、粘稠剂、交联剂和发泡剂，并在空气的作用下以物理机械搅拌发泡形成的多相复杂混合体系。混合溶液通过发泡后形成大量均匀细腻的含活性炭的胶体泡沫，体积大幅度增加。经矿井注浆管路将其输送至采空区后，可在采空区大面积堆积，对低、高处浮煤都能覆盖和封堵。当在煤体表面形成一层严密的胶体泡沫后停止注射，此时泡沫壁中的粘稠剂和交联剂发生交联反应形成具有一定粘弹性膜状覆盖物，该覆盖物能非常致密地包裹煤体和封堵裂隙。煤体内的游离瓦斯被活性炭吸附，且由于膜状覆盖物作用而不能向外逸散，因此含活性炭的胶体泡沫可持久有效的抑制煤体内瓦斯向外涌出。此外，由于粘稠剂具有良好的剪切稀化特性，因此浆液在机械搅拌发泡和运输的过程中不会立刻出现明显的交联反应。当泡沫经管路输送到采空区，覆盖在煤体表面后，剪切作用消失，此时泡沫壁中的粘稠剂和交联剂之间交联反应变得明显起来，体系的黏度迅速增加，具有延缓交联的作用。因此该新型胶体泡沫材料可以有效地封堵煤体裂隙、覆盖煤体，吸附采空区游离瓦斯，达到抑制采空区浮煤释放瓦斯的目的。本发明具有方法简单、用量少、成本低、安全环保等特性，而且成胶时间可控，具有广泛的应用前景。

具体实施方式