[发明专利]一种用于煤矿井下的多功能液体泡沫及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下的多功能液体泡沫及其使用方法。

背景技术

煤矿井下常含有硫化氢或二氧化硫等酸性气体，它们具有强烈刺激气味，对人体的毒性很大，而且易燃易爆，并会腐蚀井下机械设备，因此，去除井下酸性气体对于改善工人的劳动环境，增加矿井操作的安全性有很重要的意义。目前矿井去除硫化氢等酸性气体的主要手段有建立独立的通风系统稀释或抽放硫化氢、灌输或喷洒硫化氢吸收溶液，第一种方式对于硫化氢含量较大的采空区效果不理想，第二种方式液体吸收剂注入距离短，喷洒受空间布局影响较大，液体不易在采空区缝隙中存留，容易流走，稳定时间短，损失量大。

利用阻化剂防止煤炭自燃是目前国内外正在使用的一种有效技术，传统使用阻化剂的方法一般都是通过打孔注入或直接喷洒阻化溶液，对于采空区缝隙内的阻化效果不理想，由于液体注入后，停留时间短，很容易流走，损失较大，利用率低。例如申请号CN200910116090.X的专利，提到的用于防治矿井下煤自燃的FR-1型液体阻化泡沫，是一种效果比较理想的阻化剂，它的优点是注入效果较好，注入距离长，泡沫具有一定的稳定性，不流失，破泡后的液体覆盖在煤层表面，可润湿粘附于煤层，起到隔氧阻化降温的作用，但是这种液体泡沫没有去除硫化氢等酸性气体的作用，泡沫稳定性有待进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于煤矿井下作业的多功能液体泡沫及其使用方法，目的是防止煤炭自燃的同时有效吸收酸性气体，尤其适用于采空区等易燃、酸性气体和粉尘较多的区域。

本发明的用于煤矿井下作业的多功能液体泡沫，其成分按质量百分比计，由晶须阻化剂、季胺盐阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、助剂和水组成，其中所述晶须阻化剂占液体泡沫总质量的0.5~10%，季胺盐阳离子表面活性剂占液体泡沫总质量的0.5~30%，非离子表面活性剂占液体泡沫总质量0.5~30%，助剂占液体泡沫总质量的0~10%，余量为水。

所述的晶须阻化剂是硼酸铝晶须、硼酸镁晶须、碱式硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、六钛酸钾晶须、氧化镁晶须、氧化锌晶须、氧化硅晶须、碳化硅晶须或氮化硅晶须中的一种或多种以任意比例混合的混合物。 

所述的季胺盐阳离子表面活性剂是十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵、十八烷基二甲基羟乙基过氯酸铵、十八酰胺乙基二乙基苄基氯化铵、十八酰胺乙基三甲基硫酸铵或十四酰胺丙基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种以任意比例混合的混合物。

所述的非离子表面活性剂是加成环氧乙烷摩尔数为3～4的聚氧乙烯烷醇酰胺、脂肪醇醚硫酸铵、月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵、脂肪酰烷醇胺醇醚硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种以任意比例混合的混合物。

所述的助剂是泡沫稳定剂和增溶剂，其中泡沫稳定剂是改性聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素钠、椰子油二乙醇酰胺、烷醇酰胺、硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺中的一种或多种以任意比例混合的混合物，占助剂总质量的50~100%，增溶剂是吐温-20、吐温-40、季戊四醇、聚氧乙烯聚丙烯嵌段型聚醚、山梨醇、失水山梨醇、异丙磺酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯磺酸钠中的一种或多种以任意比例混合的混合物，占助剂总质量的0%~50%。      

本发明的用于煤矿井下的多功能液体泡沫的使用方法按照以下步骤进行：

步骤1：制备多功能液体泡沫：采用物料混合输送装置， 打开物料混合输送装置的阀门（1）~（5），启动离心式水泵（6）和双作用柱塞泵（13），将储水池（7）中的水送入混合装置（9）、喷洒装置（12）中，预先润湿装置和管路（16），然后关闭所有水泵和阀门；

打开第三阀门（3），通过送料斗（10）将多功能液体泡沫的晶须阻化剂、季胺盐阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、助剂按比例送入混合装置（9）中，再打开第一阀门（1）和第二阀门（2），开启离心式水泵（6），将水送入混合装置（9），利用第一阀门（2）控制水的流量，用搅拌装置（8）对物料搅拌20min；

步骤2：喷洒多功能液体泡沫：打开第四阀门（4）、双作用柱塞泵（13），将上述物料泵入管路（16），进入喷洒装置（12），利用轴流式风机经进气管路（11）向喷洒装置（12）中通入氮气或二氧化碳，控制气流速度，打开第五阀门（5），将液体通过气流产生的液体泡沫喷洒至煤矿采空区，通过第五阀门（5）控制喷洒流量，直至物料使用完全；

步骤3：重复进行继续喷洒和充填，直至完成对煤矿充填层的充填。