[发明专利]一种基于煤自燃机理的矿用阻化型超高水防灭火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿防灭火的自燃阻化领域，具体涉及一种基于煤自燃反应机理的阻化型超高水防灭火材料及其制备方法。

背景技术

煤自燃是我国煤矿的主要灾害之一，多发于采空区等区域，易形成隐蔽火源，防灭火材料难以直接到达相应区域，造成火源点多发且复燃状况严重后果。目前，煤矿防灭火工作多采用传统的注浆、注惰性气体(氮气、液氮和二氧化碳等)、注泡沫(两相和三相泡沫)、喷洒物理阻化剂和注凝胶(有机和无机凝胶)等方法，以及新型的防灭火材料如化学阻化剂、高水/超高水无机胶体、相变溶胶、凝胶泡沫等。

上述防灭火技术保障了我国煤自燃灾害的防治工作，但也存在一定的局限性。注浆、注惰性气体，均易流失，防灭火效果不佳；注泡沫，由于泡沫稳定时间受限，泡沫易破灭失效，防灭火有效作用时间周期较短；传统无机/有机凝胶和凝胶泡沫成本均较高，使用区域有限；新型相变溶胶由于使用聚合单体的气溶胶，毒性较大，易造成井下环境污染，且生产成本较高；喷洒阻化剂可以预防煤自燃的发生，但物理阻化剂消耗流失快，作用范围小，有效阻化周期短，新型化学阻化剂除具备物理阻化性能外，多作用于煤体活性基团，但不具有流动性，高价格限制了使用量，且覆盖范围有限。

高水/超高水材料由于固水量高、成本低、流动性可控、堆积覆盖性好、初期致密性高、封堵性能好，在煤矿防灭火中应用前景较好，但同样具有防灭火区域范围小，封堵后期失水形成漏风通道，防灭火性能降低。因此，现有防灭火材料在预防煤自燃、治理和控制自燃火区方面存在不同程度的局限性，亟需寻找一种价格低廉，安全环保，治-防-控一体化的新型煤矿防灭火材料。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在防灭火时间周期短、覆盖范围有限、成本高并且容易造成井下污染等问题，本发明提供一种基于煤自燃反应机理的阻化型超高水防灭火材料及其制备方法，可以在低成本和高安全环保的基础上，通过封堵隔氧、高固水快速降温和阻断煤氧化关键羟基自由基等多途径实现火区高效治理，同时通过散失固着阻化剂的水分形成区域性阻化气氛，防止周围自燃发展和复燃，且阻化气氛逸散在漏风风流中，可大范围控制漏风区域煤自燃。

技术方案：一种基于煤自燃机理的矿用阻化型超高水防灭火材料，所述防灭火材料由A料、B料和水组成，所述A料按质量百分比包括：硫铝酸盐水泥60～85％、甲酸钙0.5～5％、聚乙二醇400 2％～10％、硫酸钙5～18.5％、氧化钙1.5～7％、氯化钙2～5％；

所述B料按质量百分比包括：抗坏血酸0.3～2％、铝酸钠15～25％、氧化钙33～50％、硫酸钠3～10％、硫酸钙13～30％；

所述A料和B料的质量比为5～7:1，A料和B料的总质量与加入水的质量比为1:8～11。

作为优选，所述A料按质量百分比组成为：硫铝酸盐水泥70％、甲酸钙5％、聚乙二醇400 5％、硫酸钙10％、氧化钙5％、氯化钙5％；所述B料按质量百分比组成为：抗坏血酸2％、铝酸钠25％、氧化钙45％、硫酸钠5％、硫酸钙23％；所述A料和B料的质量比为6.5:1，A料和B料的总质量与加入水的质量比为1:11。

基于权利要求1所述的一种基于煤自燃机理的矿用阻化型超高水防灭火材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备A料和B料；

步骤二、分别对A料和B料搅拌使之混合均匀；

步骤三、分别向A料和B料中加水制成浆液并搅拌均匀；

步骤四、将A料和B料的浆液进行混合后加水搅拌，最终制成矿用阻化型超高水防灭火浆料。

作为优选，步骤三中A料与水的质量比为1:(5～6)，B料与水的质量比1:(3～4)。