矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料及其制备方法，按照质量份数比，称取硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份；将硫铝酸盐水泥熟料与水混合并且充分搅拌，水玻璃与水混合并且充分搅拌，搅拌均匀后，将两种浆液充分混合并且继续搅拌，以每分钟60～90转的速度搅拌3～5分钟，加入石灰继续搅拌3‑5分钟，即得。成本低、强度大、黏度高、稳定性好、应用广泛、无毒无害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤炭矿井用防灭火材料
，涉及一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料及其制备方法。
技术介绍
目前，煤矿安全形势尚未得到有效遏制，重特大灾害事故时有发生。煤矿火灾主要是煤自然发火，由于空气渗漏进入松散煤体，煤分子表面活性结构与空气中氧接触，发生物理吸附、化学吸附及化学反应，同时放出热量，在一定蓄热环境下，煤体不断氧化、放热、升温，当煤体温度超过其临界温度，继续升温，达到着火点，最终导致煤体燃烧造成煤矿火灾。煤体自燃是煤氧复合放出热量的结果，煤氧复合产生热量，受漏风散热和热压力驱动，各种因素耦合影响后煤体温度发生变化，煤氧复合所产生的热量扩散和积聚又可以被认为是一个热量传递的过程。煤层火灾不同于其它类型的火灾，有其自身固有的特点，例如：火源点隐蔽，通常相对位置较高，呈立体分布；松散煤体蓄热性好，热量不易散失；能低温贫氧氧化，且温度越高反应速度越快，放热量越多；由温差产生气体热流循环，自燃对流自供氧等。根据以上煤层自燃的特点，煤层自燃防灭火技术应具有下列特点：降低煤体内部温度；提高反应活化能；减少或隔绝流经松散煤体的氧含量；耐温性好，不易产生高温气流加热周围松散煤体等特性。目前的注水、灌浆、注阻化剂、注惰气等仅具有其中的一种或两种特性，故扑灭煤层火灾时具有一定的局限性。为防治煤炭自燃，国内外广泛采用灌浆、注凝胶、注惰气等技术。其中胶体防灭火技术具有比较全面的综合特性，胶体成胶前，各组分的水溶液具有良好的流动性，便于管网大流量、远距离的输送，各组分混合成胶前，呈液态压注进入松散高温煤体内部，在一定时间内发生胶凝作用而失去流动性，胶体可以停留在松散煤体内高处，包裹煤体，吸热降温，堵塞漏风通道，降低煤表面分子的活性，提高反应活化能，阻碍气体自然对流，隔绝煤、氧接触，胶体还具有较好的耐高温性，不会产生大量高温蒸汽，可减少水煤气爆炸的危险，降低火势发展速度。利用胶体材料防治煤层自然火灾时，能够同时破坏煤自燃发生所必备的三个条件，具有较高的灭火效率，扑灭火灾的成功率较高。现有技术中的凝胶防灭火技术存在的主要问题是成本较高、可能产生有毒有害气体、凝胶形成时间不可控、凝胶形成效果不好、固水性差、适用范围窄等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低、强度大、黏度高、稳定性好、应用广泛、无毒无害的矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术的另一目的是提供上述灭火材料的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料，由以下原料按照质量份数比组成：硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料的制备方法，具体按照以下步骤进行：按照质量份数比，称取硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份；将硫铝酸盐水泥熟料与水混合并且充分搅拌，水玻璃与水混合并且充分搅拌，搅拌均匀后，将两种浆液充分混合并且继续搅拌，以每分钟60～90转的速度搅拌3～5分钟，加入石灰继续搅拌3-5分钟，即得。本专利技术的有益效果是由于包括硫铝酸盐水泥熟料、石灰、水玻璃，首先将硫铝酸盐水泥熟料和水玻璃分别与水充分混合，然后将以上两种混合浆液混合搅拌后，加入特定比例的石灰混合、搅拌后，得本产品。本产品成本低、强度大，黏度高，稳定性好，具有矿用封堵防灭火材料要求所具备的特性。具体实施方式一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料，由以下原料按照质量份数比组成：硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份。一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料的制备方法，具体按照以下步骤进行：按照质量份数比，称取硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份；将硫铝酸盐水泥熟料与水混合并且充分搅拌，水玻璃与水混合并且充分搅拌，搅拌均匀后，将两种浆液充分混合并且继续搅拌，以每分钟60～90转的速度搅拌3～5分钟，此时浆液黏度明显增大，并且继续搅拌不会有明显变化，硫铝酸盐水泥熟料和水玻璃之间也发生胶结反应，胶结反应所形成的交联体结构成功将水分固结在交联体内部。此时加入石灰继续搅拌3-5分钟，石灰成分所提供的离子能够促进硫铝酸盐水泥熟料的固化并提高胶结反应所形成交联体的黏度，最后形成具有高强度和高粘度的防灭火胶体产品。使用本专利技术防灭火材料用于煤矿井下的方法是：在井上将硫铝酸盐水泥熟料和水玻璃与水在搅拌池中分别充分混合，分别使用泥浆泵和凝胶泵注入井下预混池中，在预混池中充分搅拌，在出现粘度明显增大现象后加入石灰，继续搅拌后将混合浆液浇注到煤层工作面易于发火部位。本专利技术所采用的胶凝剂为水玻璃，并与所选用的硫铝酸盐水泥熟料与石灰材料配合达到最佳胶凝效果，克服了现有的氨类促凝剂释放氨气的缺陷，无毒、无害、无味、不污染井下环境，同时相比于其他高分子材料，具有成本低，强度高，可大面积应用的优点，适用性广，适合推广使用。本专利技术所选用的高强度硫铝酸盐水泥熟料，其用量大，强度高，能够与所选用的其他材料间通过化学键和分子间力充分结合，能够配合水玻璃材料促进凝胶体的生成，并且自身能够利用水玻璃材料和石灰材料分解出的离子化合物进行高效反应，在所形成的胶凝体基础上提高强度并固化多余水分，使产品材料脱水缓慢甚至不会析出水分。因此本专利产品不仅能够实现已有防灭火胶体材料的功能，并且能够增加防灭火材料的强度和黏度，其固水效果也优于已有防灭火材料。本专利技术的高强度高水防灭火胶体材料，具有已有防灭火胶体材料不具有的高强度，适用于漏风复杂的复杂空区自燃升温火灾的治理，在吸水堵漏的基础上具有支撑效果，能够对复杂空区进行充填，具有极强的抗压效果。在实际应用中可根据现场实际情况、使用地点(如采空区、密闭墙、巷道顶板、采煤工作面等)及相应成胶时间等具体因素，配置满足不同成胶时间、不同黏度、不同强度的防灭火材料。为了处理局部火区、高温区及隐患点，建立井上浆液池和井下预混池，采用高强度高水粘结性复合胶体材料和井下移动式凝胶泵。首先将硫铝酸盐水泥和水玻璃在井上浆液池分别与水混合后注入井下预混池中，按比例及时间加入石灰充分混合后使用井下移动式凝胶泵注入防灭火点。实施例1：高强度高水粘结性胶体材料成分：硫铝酸盐水泥熟料百分含量为：10质量份；水玻璃百分含量为：4质量份；石灰百分含量为：2质量份；水百分含量为：200质量份。井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料，其特征在于，由以下原料按照质量份数比组成：硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份。

【技术特征摘要】
1.一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料，其特征在于，由以下原料按照质量份数
比组成：
硫铝酸盐水泥熟料10～20份、石灰2～3份、水玻璃4～5份、水200～250份。
2.一种矿用高强度高水复合凝胶防灭火材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下
步骤进行：
按照质量份数比...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红青，王翰锋，常明然，
申请(专利权)人：朱红青，
类型：发明
国别省市：北京;11