本发明专利技术公开了一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料及制备方法，由新型添加剂、水玻璃和水组成；所述新型添加剂由氢氧化铝、碳酸氢钠、阴离子聚丙烯酰胺以及膨润土组成，其用量为本发明专利技术材料质量百分比6‑10%；本发明专利技术材料含有较高活性氢氧化铝，水玻璃中的不定型二氧化硅可提高氢氧化铝热稳定性，与氢氧化铝在高温下形成高熔点的硅酸铝（熔点为1500‑1900℃），阻滞了本材料高温熔融、提高了在高温下保水及高柔韧承压的功能。本材料从初凝到终凝时间可调可控，并延长了终凝过程，改变了原水玻璃凝胶容易堵管的缺点。本发明专利技术原材料成本低廉、来源广泛、产品绿色环保对环境无污染，产品制备方法简单适应煤矿井下防灭火的需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于煤矿防灭火的新型高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料及制备方法，属于防灭火材料
技术介绍
我国煤矿有58%以上的矿井煤自燃，且采空区火灾比例更高。矿井火灾是危害矿井安全、伤及人员与物资的重大隐患。多年来广大工程技术人员及科技工作者一直在研发多种防灭火材料（如黄泥、粉煤灰灌浆、高分子复合材料，水玻璃、高分子复合胶体材料等）与防灭火技术，取得了众多成果，为防治井下火灾及煤自燃作出了重大贡献。但防灭火实践及理论研究皆证明，许多防灭火材料存在以下问题：① 耐烧温度不够，一些材料在低燃烧温度（700℃以下）具有保水性、柔韧不干裂、并保有一定结构强度等功能，却在高温（>1000℃）下迅速烧失殆尽；② 许多水玻璃胶体在注浆灭火时，常常因在没有到达预定的煤体内就在管道中突然终凝而堵管，使灭火工作停顿，造成复燃或更大火灾；③ 按照一些专利技术专利和科技论文的要求，所用水玻璃复合胶体配制工艺太复杂、多种原料需要逐一按顺序下水溶解搅拌，费时费工，不适应井下灭火的实际需要。
技术实现思路
本专利技术目的之一，旨在克服上述许多防灭火材料不耐高温（>1000℃），内部结构易被高温烧坏，无法保水、失去强度和柔韧性的缺点，提出一种能提高材料抗高温（>1000℃）能力、阻滞结构被烧坏、延缓材料高温下失水、失去柔韧性和结构失去强度的速度，延长材料抗高温的有效时间，且能保持柔韧承压的水玻璃复合注浆材料。本专利技术目的之二，调控水玻璃凝胶终凝状态、延长终凝过程，将水玻璃凝胶终凝过程从几秒钟做了适当延长，使得水玻璃凝胶从几乎瞬间终凝改为适当缓慢终凝，克服原水玻璃凝胶易堵管的缺点。本专利技术目的之三，是提供能适应矿山井下空间狭小、运输不便、需要快速简便大批量生产出灭火材料、能快速投入到火灾现场的设备及工艺，如本专利技术高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料的井下制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的；一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，它是由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占6-10%，水玻璃占12-15%，水占75-80%；所述新型添加剂质量百分比中：氢氧化铝占40-42%、碳酸氢钠占40-50%、阴离子聚丙烯酰胺占3-10%、膨润土占5-10%。所述新型添加剂的质量百分比进一步优化为：氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。根据煤矿井下水玻璃凝胶使用条件（距离远近、管路布置是否有起伏、拐弯等等）的不同，水玻璃水溶液的配置分为井下和井上两种；a、水玻璃水溶液的配置选用井下的相应容器或注浆池，则一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，它是由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占10%、水玻璃占15%、水占75%；所述新型添加剂的质量百分比中：氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。b、水玻璃水溶液配置选用地面的相应容器或注浆池，则一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，它是由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占6%、水玻璃占14%、水占80%；所述新型添加剂的优化质量百分比中氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。所述水玻璃模数为2.2-3.5，波美度30-40；所述氢氧化铝粒径为200-325目；所述阴离子聚丙烯酰胺分子量为900-2500万，粒径140-400目；所述膨润土中二氧化硅含量为40-60%，粒径为300-800目；所述碳酸氢钠粒径为150-400目。一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料的制备方法，必须适应井下扑灭火灾的紧急需要，原材料在地面选定精准，不在井下或地面容器中反复配料，工艺设备简单快速、注浆不堵管；该方法按如下步骤制备：步骤1）按配比称取氢氧化铝、碳酸氢钠、阴离子聚丙烯酰胺和膨润土等的干粉原料，经电动搅拌5分钟均匀混合，制成新型添加剂干粉料；然后装袋，每袋20公斤，备用；步骤2）按要求选定新生产液态水玻璃，备用；步骤3）将上述步骤1）制备的新型添加剂干粉料在井下或地面上的相应容器或注浆池中按比例配水，搅拌均匀，即制备出新型添加剂水溶液；再将步骤2）备用水玻璃在井下或地面上的相应容器或注浆池中按比例配水，搅拌均匀即制备出水玻璃水溶液；再经泵压将新型添加剂水溶液和水玻璃水溶液送入三通混合分流器中混合形成溶胶，并在其后输送管路中边输送边反应，直至输送到煤体或火区成凝胶灭火。本专利技术高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料相比原多种水玻璃复合胶体防灭火材料有如下优点：本专利技术保留了原水玻璃凝胶的主要功能和注浆工艺，突出提高了注浆材料耐高温燃烧的能力和缓慢终凝的过程。使其在高温（﹥1000℃）下的保水能力、柔韧性、力学强度、流淌性以及防止堵管等方面有较大提高，对水玻璃凝胶技术也是创新性的改进；这主要表现在：1）、提高了专利技术材料的耐烧温度（﹥1000℃）、延缓了高温下材料结构被烧坏的时间、提高了材料高温燃烧下内部结构抗烧的能力；2）、由于阻滞了上述材料内部结构被烧坏的时间和速率，提高了专利技术材料在高温下的保水能力、胶体结构的柔韧性及强度。经矿山使用，普遍反应本材料灭火速度快、工艺简单可靠、灭火效率高、用量少、火情很少反复；3）、所专利技术新型水玻璃复合注浆料的成胶时间不仅可控，而且终凝过程比原水玻璃凝胶有了延长。相比原水玻璃凝胶突然终凝容易堵管的缺点，提高了本专利技术材料终凝前的流淌可控性，可不再发生凝胶突然终凝的现象，方便了现场操作。实践证明，多年来本专利技术材料在现场使用几乎没有堵过管；4）、本专利技术选料精细恰当、原料入水后相容性好，无须在现场再反复配制，井下制备简单快速、设备少、工人少、可快速批量生产，能快速连续投入到灭火现场，较好适应井下灭火的急切需要；5）、新型添加剂用量少，相对原水玻璃复合胶体材料的总成本和销售价格变化不大，而本专利技术材料总体性价比有了较大的提高。本专利技术通过大量地面实验及井下实践发现：随着新型添加剂用量增加，本专利技术材料的成胶时间逐渐缩短；相比之下，新型添加剂的用量（在10%之内）对本专利技术材料成胶时间的影响比水玻璃用量的作用要大；另外，防灭火实践证明，本专利技术材料的成胶时间要根据灭火点的位置、管路长短、管路布置的复杂性（如起伏、拐弯多少等）来定；例如当灭火距离在60-80米之内，其成胶终凝时间要在2.5-3.5分钟，而短距离（小于40米）使用则终凝时间可在30-60秒。附图说明图1是水玻璃溶液在地面配制、新型添加剂溶液在井下配制输送的示意图；图2是水玻璃水溶液和新型添加剂水溶液均在井下配制输送示意图。具体实施方式：下面结合实例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施案例。实例1：耐烧对比试验（参照我国阻燃性能测试标准MT113-1995酒精喷灯火焰燃烧试验法测试）试验用试饼：试饼Ⅰ、试饼Ⅱ和试饼Ⅲ（本专利技术）；三个试饼半径皆为2.5㎝，试样厚皆为2㎝；三个试饼的质量百分配比为水71-80%，水玻璃15%，促凝剂或新型添加剂皆为8%。试验条件：温度≥1000℃（具体条件和操作方法按照MT113-1995“煤矿井下用非金属制品安全性能检验规范”酒精喷灯火焰燃烧试验法测试）；试饼Ⅰ：15%水玻璃+8%碳酸氢钠+77%水。在燃烧8分钟时其烧失剩余面积为原总面积的1/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占6‑10%，水玻璃占12‑15%，水占75‑80%；所述新型添加剂的质量百分比中：氢氧化铝占40‑42%、碳酸氢钠占40‑50%、阴离子聚丙烯酰胺占3‑10%、膨润土占5‑10%。
【技术特征摘要】
1.一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占6-10%，水玻璃占12-15%，水占75-80%；所述新型添加剂的质量百分比中：氢氧化铝占40-42%、碳酸氢钠占40-50%、阴离子聚丙烯酰胺占3-10%、膨润土占5-10%。2.根据权利要求1所述一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：所述新型添加剂的质量百分比中：氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。3.一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占10%、水玻璃占15%、水占75%；所述新型添加剂，其质量百分比中：氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。4.一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：由新型添加剂、水玻璃和水组成，其质量百分比中：新型添加剂占6%、水玻璃占14%、水占80%；所述新型添加剂，其质量百分比中：氢氧化铝占42%、碳酸氢钠占50%、阴离子聚丙烯酰胺占3%、膨润土占5%。5.根据权利要求1或2或3或4所述一种高阻燃柔韧承压水玻璃复合注浆料，其特征在于：所述水玻璃模数为2.2-3.5，波美度30-40。6.根据权利要求1或2或3或4所述一种高阻燃柔韧承压...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈舸，陈孟伯，
申请(专利权)人：陈舸，陈孟伯，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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