[发明专利]一种生活污泥灰基火区巷道封堵材料及其制备方法

说明书

本发明涉及煤矿施工领域，特别是指一种生活污泥灰基火区巷道封堵材料及其制备方法。包括以下原料：硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥、生活污泥灰、焦宝石、聚羧酸减水剂、萘系减水剂、三乙醇胺、氯化钙，二水石膏，硫酸铝、聚丙烯纤维、短切玄武岩纤维以及水。本发明的封堵材料具备耐高温性能，通过铝酸盐水泥、焦宝石骨料、玄武岩纤维三种成分的耦合作用，使得密闭材料在煤矿火区高温气流作用下，仍具备一定抗压及抗裂性能，有效隔离有害气体，实现快速封堵，保证煤矿工人及救护人员的安全。本发明封堵材料制备工艺简单，制备过程中只需将干料按比例混合送入井下，再加入混有外加剂的溶液拌合均匀即可，采用单管输送，极大简化了输送工艺。

技术领域

本发明涉及煤矿施工领域，特别是指一种生活污泥灰基火区巷道封堵材料及其制备方法。

背景技术

随着我国城市人口的不断增多，城市生活污水排放量日益增大，污泥作为污水处理过程中的固体废物，产量也急剧增加，致使污泥的处置问题日益严重。污泥当中大部分为有机腐殖质，同时还含有大量的病原体、微生物以及铜、铅、锌、汞等重金属有害成分，甚至含有少量的微量元素和难降解的有机污染物，如果处理不当，将严重破坏生态环境。目前，我国生活污泥的处理多采用堆放或填埋，这种处理方式占用大量土地资源，同时，污泥中的所含的重金属元素渗透到土壤及水源中，将造成二次污染。生活污泥的无害化处理方式包括作为肥料或者土壤改良剂，生产水泥的原材料、碱激发胶凝材料的活性添加剂以及进行焚烧处理等，其中焚烧处理可大大降低污泥体积，杀死病原体，使有机质碳化，而焚烧产生的污泥灰极少得到有效处理，很容易造成二次污染。

火灾是煤矿主要灾害之一，煤矿井下封闭空间内一旦发生火灾，火势迅速蔓延，产生大量有毒有害气体，甚至引发瓦斯煤尘爆炸，造成严重的人员伤亡与财产损失，为防止煤层自燃所产生的有害气体扩散，需要及时封堵火区巷道，将自燃区、有害气体源或瓦斯聚集区进行隔离，以保障煤矿工人和救护人员的生命安全，因此，研究煤矿火区巷道封堵材料对煤矿安全生产十分重要。

煤矿常用的封堵材料有料石封堵材料、钢筋混凝土封堵材料、高水材料及气囊封堵材料等，其中，料石、钢筋混凝土材料原料数量、重量相对较大，输送艰难，成本高、作业劳动强度大、时间长，在施工方面不具备优势，此外，料石及钢筋混凝土是刚性材质，在承受顶板矿山压力时，密闭墙体很难起到让压作用，极易被压坏，失去密闭作用。高水材料具有良好的流动性，凝结时间短，但在高温环境中，强度、密实性大幅降低，极易破坏，失去封堵作用。气囊密闭虽然能够快速地隔绝采空区，但难以填充到每个缝隙和低凹处，气囊极易被巷道壁面岩石或其它尖锐物划破，其承载能力有限，只能作为临时密闭。传统的封堵材料均有自身的局限性，在矿井火灾治理工作中，急需一种便于施工、耐高温、可快速构筑、在矿山压力作用下仍能保证密闭性的火区巷道封堵材料。

发明内容

本发明提出一种生活污泥灰基火区巷道封堵材料及其制备方法，解决了传统的封堵材料均有自身的局限性，在矿井火灾治理工作中，急需一种便于施工、耐高温、可快速构筑、在矿山压力作用下仍能保证密闭性的火区巷道封堵材料的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种生活污泥灰基火区巷道封堵材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥熟料15-20份、铝酸盐水泥10-15份、生活污泥灰15-20份、焦宝石45-60份、聚羧酸减水剂0.06-0.1份、萘系减水剂0.1-0.4份、三乙醇胺0.01-0.015份、氯化钙0.4-0.7份，二水石膏0.6-1份，硫酸铝0.2-0.5份、聚丙烯纤维0.03-0.06份、短切玄武岩纤维0.06-0.12份以及水80-100份。

所述铝酸盐水泥中Al₂O₃的含量为50-60 wt%，铝酸盐水泥的比表面积≥350 m²/kg。

所述聚羧酸减水剂为粉末状固体，减水率不小于25%，泌水率比不大于60%，比表面积≥200 m²/kg。