[发明专利]一种用于煤层火灾的胶囊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技术领域，具体涉及一种用于煤层火灾的胶囊防灭火材料及其制备方法。

背景技术

煤矿火灾是影响煤矿安全生产的重要灾害之一，常用的灭火方式有灌浆黄泥灭火系统、灌浆注胶灭火系统、惰性气体灭火、泡沫灭火、粉状惰化阻化剂防灭火等，它们都存在着各自的缺点。灌浆是以量取胜，但会存在一些地方难以被覆盖，同时限制条件的原因，有些地方无法使用；灌浆时大量的水注入井下，污染环境，极大地增大了矿井排水、排污工作量和资源消耗，增加了后期恢复工作面生产的成本。采用惰气(N₂、CO₂等)防灭火时，灭火时使用较多，防火较少使用。且两种气体各自适用条件不同的工作面(如仰斜开采或者俯斜开采，同时灭火区域漏风量较小)，同时需要配套的竖管或者其它检测系统与之相配套。初期投入较大，在灌注时还要时刻避免大量惰气泄露进入工作面降低工作面的氧浓度导致事故发生。同时，惰性气体对大热容的煤体降温效果不好，灭火周期较长，火区易复燃；而且对现场的堵漏风工作要求较高。对采空区注惰泡能起到降温，减少漏风，降低采空区氧浓度等作用。但惰泡在碎煤中压注，发泡性能很差，起泡倍数低，若仅起阻化剂作用，则成本太高，且有效率太低。对已形成高温的浮煤，仅依靠惰泡隔氧灭火，需注泡量很大，灭火周期也很长，且一旦停止注泡很易复燃。阻化剂(CaCl₂、MgCl₂、NaCl₂等)难以进入有问题区域，材料本身吸水量很小，经不起采空区高温蒸发，实际效果有限，且对矿井水的污染严重。粉状惰化阻化剂技术防灭火效果较好，但粉状材料潮解不易保存(如室温下，磷酸氢二铵在潮湿空气中释放出氨气)，在煤体内不容易分散均匀，因此难以充分发挥其防灭火性能，如用其水溶液注入煤体则易流失。目前由基料水玻璃和促凝剂(碳酸氢铵，偏铝酸钠等)与水混合成凝胶防灭火使用，但碳酸氢铵在成胶时会析出大量的氨气，造成作业环境恶劣并影响下风流工作人员作业和身体健康。同时，这种凝胶在操作中不慎接触极易损伤工人眼睛及皮肤；以偏铝酸钠配胶，操作要求较高，不易溶于水，搅拌强度大，有一定腐蚀性，对人体健康也有一定损害。以上两种凝胶成交过程的工艺需要两套设备同时工作(吉辽河促凝剂需各自分别配比)，操作掌握不方便，用人多。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于煤层火灾的胶囊防灭火材料及其制备方法，所制备的材料具有无毒、无污染、储存方便、能够较为均匀覆盖火区、灭火周期短、效果好、具有堵漏、隔氧、降温与阻化作用、使用方便、操作便捷等优点，广泛适用于井下煤层火灾防治。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于煤层火灾的胶囊防灭火材料，包括芯材和包覆在芯材外侧的包覆层，所述芯材为粉末阻化剂，所述粉末阻化剂为碳酸铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙的混合粉末阻化剂；所述包覆层为有机聚合物，所述有机聚合物为三聚氰胺甲醛树脂，通过水浴干燥法包覆在芯材外层，所述碳酸氢铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙、三聚氰胺甲醛树脂的质量分数比为24-27∶10-11∶18-20∶9-10∶6-7∶25-33∶0.5。

其中，所述碳酸氢铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙均为固体粉末。

其中，所述三聚氰胺甲醛树脂为由醇改性后溶于有机溶剂的三聚氰胺甲醛树脂粉末。

其中，所述醇为分散剂，采用叔丁醇、辛醇、壬醇、癸醇的任意一种。

其中，所述有机溶剂为乙醚。

上述一种用于煤层火灾的胶囊防灭火材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、按照以下比例分别称取各组分的重量：

碳酸氢铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙、三聚氰胺甲醛树脂、分散剂、乙醚、含有2％明胶的保护性溶液的质量份数比为24-27∶10-11∶18-20∶9-10∶6-7∶25-33∶0.5-2∶220-300∶1100-1500；

S2、将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙、三聚氰胺甲醛树脂分别研磨，使其粒径均小于50μm，并将碳酸氢铵、磷酸二氢铵、氯化铵、磷酸氢二铵、氯化钙放在容器中进行充分均匀混合制成混合粉末；

S3、将三聚氰胺甲醛树脂放在乙醚中，搅拌加速溶解至完全溶解，并将上述混合粉末和分散剂加入溶液中，以一定的搅拌速度使粉末均匀分散在乙醚溶液中；