專利名稱：礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤炭礦井用防滅火材料，尤其涉及一種礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)技術(shù)和礦山科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采掘設(shè)備和采煤方法也得到了很大的提高，越來越多的煤礦開始采用綜采和綜放開采技術(shù)，這種高產(chǎn)量高效率的采煤方法得到了廣泛的應(yīng)用。綜采技術(shù)布置巷道的特征是:沿煤層底板布置工作面的進(jìn)風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道，進(jìn)回風(fēng)巷道下部是底板，其他三個面全部是煤層。往往會因為地質(zhì)因素的復(fù)雜性，由于煤層局部突然變厚而形成高冒區(qū)。高冒區(qū)往往堆積著大量的碎煤和浮煤，通過裂隙進(jìn)入高冒區(qū)的風(fēng)流，為煤自燃的發(fā)生提供了充足的氧氣，隨著熱量積聚易發(fā)生自燃，如果不采取措施，就會導(dǎo)致礦井火災(zāi)產(chǎn)生。傳統(tǒng)的預(yù)防性灌漿就是把漿材(通常采用黃土)與水混合、攪拌，制成一定濃度具有流動性的漿液，通過注漿管路灌注或噴灑在具有自燃危險性或者已經(jīng)發(fā)火的地方，可以起到防火和滅火的作用。目前，對于有可能形成煤自燃現(xiàn)象的大范圍的高冒區(qū)，只能采用傳統(tǒng)的注漿滅火技術(shù)或者是凝膠防滅火技術(shù)，但是都存在一定的局限性:傳統(tǒng)注漿滅火技術(shù)的材料通常是黃土，結(jié)實率低，粘結(jié)性差，仍會產(chǎn)生大量的裂隙；而凝膠材料相對較貴，凝膠成本一般都在60元/ m3以上，不適合在大范圍的高冒區(qū)灌注，且膠體防滅火技術(shù)由于在膠體形成過程中釋放出氨氣，污染井下空氣，危害工人健康，同時，膠體的強(qiáng)度較低，呈剛性，一旦被破壞就不能恢復(fù)，因此在壓注完成后，遇礦壓會壓裂，影響堵漏風(fēng)效果。故現(xiàn)有的這些防滅火技術(shù)在撲滅煤層火災(zāi)時都具有一定 的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能防治高冒區(qū)煤層自燃、成本低廉、無污染的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:本發(fā)明的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料，包括混合土漿、促凝材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維和功能添加劑，所述混合土漿為粘土與黃土的混合土漿，所述促凝材料為水泥，所述結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維為玻璃纖維，所述功能添加劑為硅酸鈉。本發(fā)明的上述的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，包括步驟:首先，將粘土通過制漿機(jī)制成粘土粗漿，經(jīng)除砂機(jī)除砂后制成比重為1.25的粘土精漿；然后，向粘土精漿中添加水泥和黃土，所述水泥和黃土按照1:10的比例進(jìn)行下料，經(jīng)混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿；之后，將結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維加入到所述混合漿中一起攪拌，攪拌均勻后，再加入功能添加劑一起攪拌。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法，由于包括混合土漿、促凝材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維和功能添加齊U，混合土衆(zhòng)為粘土與黃土的混合土衆(zhòng)，促凝材料為水泥，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維為玻璃纖維，功能添加劑為硅酸鈉，能防治高冒區(qū)煤層自燃、吸濕性及保水性好，并具有很好的堵漏、隔氧、降溫與阻化作用，且成本低廉、具有一定強(qiáng)度、無污染。


圖1為本發(fā)明實施例中粘土精漿制漿工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中混合漿造漿流程圖。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的礦用粘結(jié)性(LCC)聚合封堵型防滅火材料，其較佳的具體實施方式
是:包括混合土漿、促凝材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維和功能添加劑，所述混合土漿為粘土與黃土的混合土漿，所述促凝材料為水泥，所述結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維為玻璃纖維，所述功能添加劑為硅酸鈉。所述混合土漿由比重1.25的粘土精漿與黃土混合而成，所述混合土漿與水泥混合后的比重為1.55，所述水泥的用量為所述粘土與黃土干重總量的2.5%，所述硅酸鈉的用量為所述粘土與黃土干重總量的0.1%，所述玻璃纖維的用量為每IL混合土漿添加4.5g。本發(fā)明的上述礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，包括步驟:
首先，將粘土通過制漿機(jī)制成粘土粗漿，經(jīng)除砂機(jī)除砂后制成比重為1.25的粘土精漿；然后，向粘土精漿中添加水泥和黃土，所述水泥和黃土按照1:10的比例進(jìn)行下料，經(jīng)混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿；之后，將結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維加入到所述混合漿中一起攪拌，攪拌均勻后，再加入功能添加劑一起攪拌。加入功能添加劑后一起攪拌30分鐘。本發(fā)明的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料，能防治高冒區(qū)煤層自燃的防滅火材料，該材料主要由黃土、粘土組成，材料吸濕性及保水性很好，具有很好的堵漏、隔氧、降溫與阻化作用，且成本低廉、具有一定強(qiáng)度、無污染。本發(fā)明中，混合土衆(zhòng)為粘土、黃土混合衆(zhòng),黃土、粘土均取材于大自然，成本低廉，也不存在任何危害環(huán)境以及影響人體健康的問題。促凝材料為水泥，水泥用量可根據(jù)地上注漿站與注漿目的地的管道距離以及凝結(jié)時間要求來計算。由于泥漿是非牛頓流體，顆粒會在流動過程中沉降，因此功能添加劑硅酸鈉加入的量一方面決定了漿液的流動性，另一方面，決定了漿液中顆粒的懸浮性，使得泥漿在管路中流通順暢，不堵塞管道。傳統(tǒng)的黃泥漿在灌注到目的地后，隨著水分的失去，凝結(jié)塊會產(chǎn)生裂縫以及翹皮脫落現(xiàn)象，其壽命不長，影響其防滅火功能，因此，在該發(fā)明中，想混合漿液中加入了玻璃纖維，玻璃纖維的用量非常少，但是，在泥漿凝塊后，玻璃纖維起到了很好的拉筋穩(wěn)固的作用，明顯改善了凝塊開裂的問題。另外，由于粘、黃土比表面積大，加入硅酸鈉后，使其之間能形成多種化學(xué)鍵和分子間力，使凝塊強(qiáng)度增加，脫水緩慢，能夠浸潤煤體內(nèi)部的空隙,更有利于惰化煤體內(nèi)部的活性基團(tuán)，從而達(dá)到防滅火的效果。本發(fā)明所述的粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料的制備方法是將各組分按要求比例混合后，攪拌均勻得到產(chǎn)品，然后使用泥漿泵將混合漿液抽取噴涂到易自燃發(fā)火區(qū)域。本發(fā)明與目前的防滅火材料相比具有以下優(yōu)點:I)本發(fā)明所采用的主要材料為黃土、粘土，無毒、無害、無味，不污染井下作業(yè)環(huán)境，取材方便，與其他材料相比較價格低廉，適于井下大面積推廣使用；2)為了達(dá)到其輸入到目的地后快速凝結(jié)的效果，本發(fā)明選用占土料總量的2.5%的水泥作為快速凝結(jié)材料，有效的克服了材料在填充區(qū)域流失的現(xiàn)象。3)本發(fā)明中，在混合漿液中加入了結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維，起到很好的拉筋穩(wěn)固凝塊的作用，克服了常見的黃土噴漿材料中凝塊易開裂的現(xiàn)象，起到了很好的隔氧的作用；4)功能添加劑硅酸鈉的加入，使的原來混合土漿的膠體率達(dá)到了 92%，硅酸鈉的添加量僅為土料總量的0.1%，硅酸鈉的加入使得混合漿粘度適中，具有較強(qiáng)的流動性，添加結(jié)構(gòu)添加劑使其懸浮性增強(qiáng)，適合在管道中流動。在實際應(yīng)用中可根據(jù)現(xiàn)場實際情況、使用地點(如采空區(qū)、高冒區(qū)等)及相應(yīng)凝結(jié)時間需要等因素，具體配制不同凝結(jié)時間以及不同粘度的粘結(jié)性防滅火材料。具體實施例:1、制漿:
本發(fā)明的礦用粘結(jié)性封堵型防滅火材料的制備分為粘土精漿和混合漿液的制備兩部分，以下分別進(jìn)行介紹:一)粘土精漿制漿工藝過程，如圖1所示，包括步驟:( I)粘土通過制漿機(jī)制成粗漿，并進(jìn)入粗漿池。(2)在粗漿池內(nèi)取粘土漿小樣檢測粘土漿比重，如果粗漿比重大于1.25，則需向粗漿池加入清水，并反復(fù)測粗漿比重，使粘土粗漿的比重達(dá)到1.25，如果粘土粗漿的比重小于
1.25，則開動粗漿池潛污泵到制漿機(jī)制繼續(xù)加入粘土造漿，直到粘土粗漿比重達(dá)到1.25為止。(3)比重達(dá)到1.25的粘土粗漿，經(jīng)除砂機(jī)除砂后放入精漿池備用。二)混合漿制漿工藝過程，如圖2所示，包括步驟:I)向計算機(jī)中輸入粘土精漿比重(1.25)和所需的混合漿比重(1.53)，點擊“確定”，計算機(jī)將會自動啟動精漿池的潛污泵，并抽取粘土精漿；計算機(jī)將會自動啟動水泥倉和黃土倉的下料螺旋按照1:10的比例進(jìn)行下料，粘土精漿與黃土、水泥在混合器中混合，并進(jìn)入攪拌池攪拌。2)將準(zhǔn)備好的穩(wěn)固纖維，均勻的撒入混合攪拌池中，與混合泥漿一起攪拌。3)加入穩(wěn)固纖維的混合漿攪拌均勻后，按照一定比例準(zhǔn)備好的功能添加劑倒入攪拌池中，攪拌30分鐘即可進(jìn)行噴漿。2、噴漿:(I)噴漿前，首先連接好噴漿管路，同時向井下打入清水，以觀察泵壓的變化，檢查噴漿管路的暢通性。
(2)保證管路暢通無阻后，設(shè)置壓力8 lOMPa，對噴漿管路進(jìn)行打壓試驗，檢查管路的連接處是否有漏水現(xiàn)象，確定管路密封性無問題。(3)連接好風(fēng)管后，通知地面注漿站開泵進(jìn)行送漿，等到混合漿到達(dá)噴槍口時打開壓風(fēng)閥門，進(jìn)行噴漿。噴漿時，應(yīng)使噴嘴由上向下使?jié){液呈現(xiàn)螺旋狀軌跡噴射，螺旋的直徑大約為600mm，一圈壓半圈，并均勻緩慢的移動噴嘴。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料，其特征在于，包括混合土漿、促凝材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維和功能添加劑，所述混合土漿為粘土與黃土的混合土漿，所述促凝材料為水泥，所述結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維為玻璃纖維，所述功能添加劑為硅酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料，其特征在于，所述混合土漿由比重1.25的粘土精漿與黃土混合而成，所述混合土漿與水泥混合后的比重為1.55，所述水泥的用量為所述粘土與黃土干重總量的2.5%，所述硅酸鈉的用量為所述粘土與黃土干重總量的0.1%，所述玻璃纖維的用量為每IL混合土漿添加4.5g。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，其特征在于，包括步驟: 首先，將粘土通過制漿機(jī)制成粘土粗漿，經(jīng)除砂機(jī)除砂后制成比重為1.25的粘土精漿； 然后，向粘土精漿中添加水泥和黃土，所述水泥和黃土按照1:10的比例進(jìn)行下料，經(jīng)混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿； 之后，將結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維加入到所述混合漿中一起攪拌，攪拌均勻后，再加入功能添加劑一起攪拌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，其特征在于，加入功能添加劑后一起攪拌30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦用粘結(jié)性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法，包括混合土漿、促凝材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維和功能添加劑混合而成，混合土漿為粘土與黃土的混合土漿，促凝材料為水泥，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固纖維為玻璃纖維，功能添加劑為硅酸鈉。能防治高冒區(qū)煤層自燃、吸濕性及保水性好，并具有很好的堵漏、隔氧、降溫與阻化作用，且成本低廉、具有一定強(qiáng)度、無污染。
文檔編號C04B111/28GK103232198SQ201310163058
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者朱紅青, 沈靜, 常明然 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)