[发明专利]矿用防灭火高分子材料、矿用防灭火凝胶材料及其用途

说明书

本发明提出一种矿用防灭火高分子材料、矿用防灭火凝胶材料及其应用，所述矿用防灭火高分子材料按质量百分比含量包括25‑35%聚丙烯酸钠颗粒、60‑70%固态粉末填充物和5%阻燃剂，所述矿用防灭火凝胶材料由矿用防灭火高分子材料与水按照质量比1:100‑150混合制得。本发明所述防灭火材料适用于不同情况下煤炭自燃的防治，集堵漏、降温、煤岩强化于一体，可用于灌注俯斜开采工作面采空区、沿空巷道相邻侧采空区、巷帮及巷道顶部等各种复杂环境下的堵漏，同时也适用于需大量灌浆的工作面开切眼和停采线以及大范围火区的熄灭，具有成本低、防灭火效果极佳、适用范围广、不易脱水和脱落、耐火性能强、煤岩充填强度高、使用方便、灭火安全性好等优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，更具体的涉及一种防灭火材料，尤其是一种矿用防灭火高分子材料、矿用防灭火凝胶材料及其用途。

背景技术

当前，全国煤矿中有56%的矿井存在煤层自然发火危险，而特厚煤层开采的自然发火更为严重，煤炭自然已成为制约我国煤炭工业安全生产和发展的主要灾害之一。

目前预防和治理煤炭自燃最重要的方法是采用注浆、充填、喷涂等措施，减少或隔绝漏风，从而起到防治煤炭自燃的作用。目前常用的防治煤炭自燃的注浆充填材料主要有：黄泥浆、粉煤灰、水玻璃凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酸钠凝胶、脲醛树脂泡沫、酚醛树脂泡沫和聚氨酯泡沫，这些材料在防治煤炭自燃方面发挥了重要作用，但也存在着一定的不足，各材料在防治煤炭自燃方面的具体优缺点如下：

黄泥浆、粉煤灰：主要用于采空区预防性灌浆，优点是成本低、效果良好，确定是不适合在缺水、少土地区使用，这严重限制了黄泥浆、粉煤灰在煤炭自燃防治方面的应用范围。

水玻璃凝胶：采用水玻璃和铵盐反应，可形成凝胶，注入煤岩裂隙，可防止漏风，效果良好。但缺点是易脱水收缩，直至粉化，堵漏作用会逐步消失，无法达到长久的堵漏效果。

聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠凝胶：是近年来发展起来的新材料，含有0.5%左右的水溶液，具有较高的粘度，注入煤岩裂隙，可防止漏风，效果良好。但现有技术中，基于聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠凝胶的防灭火材料均是使用单一的聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠和水进行混合形成凝胶，所形成的凝胶没有强度，不但不能增加煤岩强度，而且不能封堵较大的裂隙，同时容易脱落，防灭火效果一般。

脲醛树脂泡沫、酚醛树脂泡沫：这两种泡沫材料主要用于巷帮喷涂，防止漏风，但易脱水，形成裂纹，从而影响堵漏效果。

聚氨酯泡沫：这种泡沫材料主要用于巷帮喷涂、构筑快速密闭墙，但成本较高，耐火性能差。

因此现有技术用于煤炭自燃防治中的防灭火材料普遍具有易脱水、易脱落、耐火性能差、无法实现长久堵漏等缺陷，亟需开发一种能够克服上述缺陷的综合性能优越的煤矿用防灭火材料。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种全新的矿用防灭火高分子材料、矿用防灭火凝胶材料及其用途，适用于不同情况下煤炭自燃的防治，集堵漏、降温、煤岩强化于一体，并在陕西长武亭南煤业有限责任公司各矿区的井下各采掘工作面进行了试验，可用于灌注俯斜开采的工作面采空区、沿空巷道相邻侧采空区、巷帮及巷道顶部等各种复杂条件下的防风堵漏，同时也适用于需大量灌浆的工作面开切眼和停采线以及大范围火区的熄灭，通过在生产过程中的成功应用证实了本发明提出的矿用防灭火高分子材料具有成本低、防灭火效果极佳、适用范围广、不易脱水和脱落、耐火性能强、煤岩充填强度高、使用方便、灭火安全性好等独特优点，具有广阔的市场推广应用前景。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种矿用防灭火高分子材料，按质量百分比含量包括如下组份：固态聚丙烯酸钠20-40%，固态粉末填充物52-78%，阻燃剂2-8%。