[发明专利]一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，属于防灭火材料技术领域。本发明通过添加羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺，制备煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料，羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺能在一定温度下形成胶体，并且胶体中含有水分，水分在蒸发时可以降低火区温度，同时，胶体在达到稳定后，附着于煤体表面，形成一层致密的薄膜，这层薄膜可以阻隔煤与氧气接触，进而阻断煤体氧化，对于煤炭自燃火灾，胶体能够迅速降低煤体温度，包裹煤体，隔绝氧气，火灾能够很快被熄灭，由于胶体的堵漏作用，可以迅速封堵漏风通道，阻止有毒有害气体的释放；胶体的固水性能好，即使在温度较高的条件下，水分也会被固定在胶体内，不会有水煤气爆炸的危险。

技术领域

本发明涉及一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，属于防灭火材料技术领域。

背景技术

煤炭自燃本是自然界存在的一种客观现象，但是若不能有效的加以控制，将严重影响煤炭行业的健康发展。煤的自燃是煤氧化产热和向环境散热这两个过程长期失衡的结果，所以与这两个过程相关的因素都会影响煤的自燃发火，总体上可以将煤自燃的影响因素分为内部因素和外部因素。内部因素首先是煤的种类，其次是煤的空隙率，最后是水的影响，此外，煤本身的杂质类型及含量，以及煤层中瓦斯的含量等因素也会在不同程度上影响煤的自燃。外部因素主要是指煤矿的开采环境以及煤炭周围的自然条件，一方面是煤矿的采掘技术，另一方面是煤矿的通风条件。

从煤自燃的起因以及影响因素可知，要解决煤自燃问题，可以从以下两个方面入手：（1）隔绝煤与氧的直接接触，杜绝煤氧的吸附作用；

（2）加强散热，避免煤体表面的热量持续堆积。

伴随着煤炭自燃问题的不断深入研究，煤矿防灭火材料的发展也从单一的黄泥浆、粉煤灰逐渐趋于多样化。然而，目前国内煤矿用防灭火材料的开发应用仍处于发展阶段，市场产品与国外相比仍有一定差距。虽然国内防灭火产品种类繁多，但是普遍功能单一，缺乏综合性能的优势。

近年来，通过引进国外先进技术和材料，以及煤矿防灭火研究的逐渐兴起，国内防灭火材料和技术渐成繁荣之势。主要有泡沫防灭火技术、阻化剂防灭火技术、喷涂堵漏风技术、灌浆堵漏风技术、灌浆防灭火技术等。

泡沫防灭火技术是指在一定成分的液态原料中压入空气或惰性气体，通过一定化学方法产生膨胀泡沫的技术手段。根据原料的选择不同，可用于易自燃煤体表面的降温、降低氧浓度、阻止煤氧结合，也可用于填充压注巷道壁大型裂缝，封闭漏风，从而降低氧浓度。

阻化剂防灭火技术主要是利用特定阻化剂材料的负催化作用，通过在喷洒阻化剂的煤体表面形成一种保护膜、抑制煤氧的吸附作用，从而达到防止煤炭自燃的效果。最常用的阻化剂就是MgCl₂、CaCl₂等一些有机盐化合物，也包括一些工业废液，因为成本低廉、工艺简单，这类研究对某些地区缺土少水煤矿的防灭火工作具有重要的现实意义。

根据在煤矿井下施工应用方式的不同，堵漏风防灭火技术可分为喷涂堵漏风技术和灌浆堵漏风技术。喷涂堵漏风技术是一种从切断供氧漏风通道解决煤炭自燃问题的技术手段。传统方法是将水泥砂浆、粉煤灰等材料喷涂于巷道壁及采空区墙壁表面，形成对透风裂隙的封闭。水泥砂浆类喷涂材料硬度高但韧性差、回弹率高，粉煤灰类喷涂材料在失水后会留下大量空洞，堵漏效果差。灌浆堵漏风技术是通过向漏风裂隙中压注自凝结浆液（液态浆液在压注一定时间后通过自身的化学反应会迅速固化），从而对漏风通道进行封堵，切断煤自燃的外部条件。近年来发展起来的聚氨酯封堵材料就属于这一范畴。

灌浆防灭火技术就是利用注浆泵将不燃性固体材料与水制成的浆液运输到指定发火区域，浆液包覆松散煤体，达到除热降温、隔绝氧气的作用。煤矿防灭火材料中最早使用的黄泥浆、粉煤灰等材料就属于这一范畴，但是这种防灭火技术有如下缺点：

（1）不适用于高位发火区域；