一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦業(yè)安全領(lǐng)域中的煤礦采空區(qū)防治，具體是一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤自燃普遍存在于井工礦井，容易造成人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。當(dāng)煤礦采空區(qū)發(fā)生自燃火災(zāi)，注入隊(duì)或0)2等惰性氣體滅火，需要不斷補(bǔ)充，注入過(guò)量易引起窒息事故，且在漏風(fēng)嚴(yán)重的采空區(qū)效果較差。注入泥漿、凝膠等液態(tài)材料，一般沿重力方向運(yùn)移，難以在采空區(qū)積聚，不適用于大傾角等復(fù)雜條件下的采空區(qū)。因此，亟需開(kāi)發(fā)一種能在采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、煤層傾角較大等復(fù)雜條件下高效抑制自燃火災(zāi)的技術(shù)。而且未見(jiàn)利用相變材料防治采空區(qū)自燃火災(zāi)的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決目前井下存在的煤自燃問(wèn)題，提供了一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，在煤礦井下向采空區(qū)注入多種氣態(tài)溶膠，溶膠膠體粒子在遺煤表面沉積，相互反應(yīng)縮聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終發(fā)生相變，形成具有良好熱穩(wěn)定性的液態(tài)膠體或固態(tài)薄膜；
溶膠膠體粒子包括引發(fā)劑和至少一種交聯(lián)單體，且引發(fā)劑能夠促進(jìn)交聯(lián)單體形成均聚物或/和共聚物。
[0005]上述形成的液態(tài)膠體或固態(tài)薄膜能夠隔絕空氣，抑制煤自燃的發(fā)生和發(fā)展。
[0006]進(jìn)一步，所述溶膠膠體粒子包括至少一種抑制遺煤氧化的抗氧化劑?？寡鮿┑奶砑涌梢杂行У卦黾臃阑鹦Ч?。
[0007]另外，本發(fā)明所述氣態(tài)溶膠是采用霧化法或機(jī)械化學(xué)法形成的。
[0008]優(yōu)化的，所述引發(fā)劑為有機(jī)硅類(lèi)化合物、丙烯酸酯類(lèi)化合物或金屬有機(jī)化合物。所述有機(jī)硅類(lèi)化合物選自縮醛有機(jī)硅、硅烯醚、硅烷偶聯(lián)劑；所述丙烯酸酯類(lèi)化合物選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯；所述金屬有機(jī)化合物選自異丙醇鋁、醋酸鋅、醋酸鎂、乙酰丙酮鈦。
[0009]具體應(yīng)用時(shí)，所述交聯(lián)單體為丙烯酸單體、甲基丙烯酸單體、順丁基二酸單體、丙烯酸鈉單體、丙烯醇單體、甲基丙烯醇單體、乙烯二醇單體、二甲基二烯丙基氯化銨或三甲基稀丙基氯化錢(qián)。
[0010]具體實(shí)施時(shí)，所述抗氧化劑為植酸、乙氧基喹啉、苯乙烯化苯酚或亞磷酸三壬基苯酯。
[0011]為了更詳盡的說(shuō)明本發(fā)明，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮材料配制的經(jīng)濟(jì)成本，本發(fā)明提供了所述交聯(lián)單體、引發(fā)劑以及抗氧化劑的質(zhì)量比為50?80:1?5:1?3。
[0012]進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)，包括連接于壓力系統(tǒng)上的若干氣態(tài)溶膠支管，氣態(tài)溶膠支管的數(shù)量與溶膠膠體粒子種類(lèi)的數(shù)量相等，每個(gè)氣態(tài)溶膠支管上從頭至尾依次串聯(lián)有材料存儲(chǔ)罐、入口閥門(mén)、超聲波霧化發(fā)生裝置、出口閥門(mén)以及噴頭。具體實(shí)施時(shí)，所述壓力系統(tǒng)為優(yōu)選的采用井下壓風(fēng)系統(tǒng)或水壓系統(tǒng)，閥門(mén)優(yōu)選的采用耐壓閥門(mén)，整體管路采用高壓膠管或金屬管，本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)的各部件運(yùn)行由智能控制系統(tǒng)控制處理。具體使用時(shí)，一個(gè)材料存儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)一種溶膠膠體粒子，即一條氣態(tài)溶膠支管對(duì)應(yīng)一種溶膠膠體粒子。氣態(tài)溶膠支管深入采空區(qū)內(nèi)，開(kāi)啟入口閥門(mén)，溶膠膠體粒子與壓力系統(tǒng)內(nèi)的高壓液體介質(zhì)或高壓氣體介質(zhì)在超聲波霧化發(fā)生裝置內(nèi)分散均勻后開(kāi)啟出口閥門(mén)，各溶膠膠體粒子由噴頭噴出懸浮分散于采空區(qū)內(nèi)，引發(fā)劑促進(jìn)交聯(lián)單體形成均聚物或/和共聚物(相變過(guò)程)，抗氧化吸附于均聚物或/和共聚物上，在遺煤表面形成液態(tài)膠體或固態(tài)薄膜。
[0013]本發(fā)明所述利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，能夠隔絕空氣，抑制遺煤氧化，防治自燃火災(zāi)；本發(fā)明針對(duì)上述方法所采用的相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)，可以工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的制造，能夠廣泛應(yīng)用于煤礦井下采空區(qū)自燃火災(zāi)的防治領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)的布置不意圖。圖中:1-壓力系統(tǒng)，2-材料存儲(chǔ)罐，3-入口閥門(mén)，4-超聲波霧化發(fā)生裝置，5-出口閥門(mén)，6-噴頭。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所述兩種溶膠膠體粒子在遺煤表面發(fā)生相變過(guò)程示意圖。圖中:A-丙烯酸單體，B-縮醛有機(jī)硅，C-反應(yīng)形成的均聚物。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)(如圖1所示)的材料存儲(chǔ)罐
2、入口閥門(mén)3、超聲波霧化發(fā)生裝置4、出口閥門(mén)5以及噴頭6從頭至尾依次串聯(lián)于氣態(tài)溶膠支管上，壓力系統(tǒng)1采用井下壓風(fēng)。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入丙烯酸單體和縮醛有機(jī)硅，其質(zhì)量比為50:3 (或80:1，或12:1)，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出縮醛有機(jī)硅和丙烯酸單體，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在縮醛有機(jī)硅的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成均聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
[0017]實(shí)施例2
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)各部件進(jìn)行連接，壓力系統(tǒng)采用井下水壓。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入甲基丙烯酸單體、順丁基二酸單體、硅烯醚(或丙烯酸羥乙酯)和乙氧基喹啉，其質(zhì)量比為30:30:5:1，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出硅烯醚、甲基丙烯酸單體、順丁基二酸單體和乙氧基喹啉，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在硅烯醚(或丙烯酸羥乙酯)的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成均聚物和共聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
[0018]實(shí)施例3
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)各部件進(jìn)行連接，壓力系統(tǒng)采用井下壓風(fēng)。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入丙烯酸鈉單體、丙烯醇單體、甲基丙烯醇單體、硅烷偶聯(lián)劑(或異丙醇鋁)和苯乙烯化苯酚，其質(zhì)量比為20:20:30:1:2，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出硅烷偶聯(lián)劑、丙烯酸鈉單體、丙烯醇單體、甲基丙烯醇單體和苯乙烯化苯酚，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在硅烷偶聯(lián)劑(或異丙醇鋁)的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成均聚物和共聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
[0019]實(shí)施例4
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)各部件進(jìn)行連接，壓力系統(tǒng)采用井下壓風(fēng)。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入乙烯二醇單體、丙烯酸羥丙酯(或醋酸鋅)和亞磷酸三壬基苯酯，其質(zhì)量比為80:2: 3，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出丙烯酸羥丙酯、乙烯二醇單體和亞磷酸三壬基苯酯，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在丙烯酸羥丙酯的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成共聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
[0020]實(shí)施例5
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)各部件進(jìn)行連接，壓力系統(tǒng)采用井下壓風(fēng)。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入二甲基二烯丙基氯化銨、醋酸鎂、植酸和苯乙烯化苯酚，其質(zhì)量比為50:3:0.7:0.3，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出醋酸鎂、二甲基二烯丙基氯化銨、植酸和苯乙烯化苯酚，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在醋酸鎂的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成均聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
[0021]實(shí)施例6
煤礦綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷，將本發(fā)明所述相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)各部件進(jìn)行連接，壓力系統(tǒng)采用井下壓風(fēng)。材料存儲(chǔ)罐2內(nèi)分別加入三甲基烯丙基氯化銨、乙酰丙酮鈦和植酸，其質(zhì)量比為65:4:2，將噴頭6鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷順槽，隨工作面推進(jìn)完全埋入采空區(qū)，之后分別依次噴射出乙酰丙酮鈦、三甲基烯丙基氯化銨和植酸，溶膠膠體粒子隨采空區(qū)漏風(fēng)流經(jīng)采空區(qū)。在乙酰丙酮鈦的引發(fā)下，在遺煤表面相互反應(yīng)形成均聚物膠體，抑制煤氧化自燃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，在煤礦井下向采空區(qū)注入多種氣態(tài)溶膠，溶膠膠體粒子在遺煤表面沉積，相互反應(yīng)縮聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終發(fā)生相變，形成具有良好熱穩(wěn)定性的液態(tài)膠體或固態(tài)薄膜； 溶膠膠體粒子包括引發(fā)劑和至少一種交聯(lián)單體，且引發(fā)劑能夠促進(jìn)交聯(lián)單體形成均聚物或/和共聚物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述溶膠膠體粒子包括至少一種抑制遺煤氧化的抗氧化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述氣態(tài)溶膠是采用霧化法或機(jī)械化學(xué)法形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為有機(jī)硅類(lèi)化合物、丙烯酸酯類(lèi)化合物或金屬有機(jī)化合物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述有機(jī)硅類(lèi)化合物選自縮醛有機(jī)硅、硅烯醚、硅烷偶聯(lián)劑；所述丙烯酸酯類(lèi)化合物選自丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯；所述金屬有機(jī)化合物選自異丙醇鋁、醋酸鋅、醋酸鎂、乙酰丙酮鈦。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述交聯(lián)單體為丙烯酸單體、甲基丙烯酸單體、順丁基二酸單體、丙烯酸鈉單體、丙烯醇單體、甲基丙烯醇單體、乙烯二醇單體、二甲基二烯丙基氯化銨或三甲基烯丙基氯化銨。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述抗氧化劑為植酸、乙氧基喹啉、苯乙烯化苯酚或亞磷酸三壬基苯酯。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，其特征在于，所述交聯(lián)單體、引發(fā)劑以及抗氧化劑的質(zhì)量比為50?80:1?5:1?3。9.權(quán)利要求8所述的一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法所采用的相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)，其特征在于，包括連接于壓力系統(tǒng)(I)上的若干氣態(tài)溶膠支管，氣態(tài)溶膠支管的數(shù)量與溶膠膠體粒子種類(lèi)的數(shù)量相等，每個(gè)氣態(tài)溶膠支管上從頭至尾依次串聯(lián)有材料存儲(chǔ)罐(2 )、入口閥門(mén)(3 )、超聲波霧化發(fā)生裝置(4 )、出口閥門(mén)(5 )以及噴頭(6 )。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及礦業(yè)安全領(lǐng)域中的煤礦采空區(qū)防治，具體是一種利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，在煤礦井下向采空區(qū)注入多種氣態(tài)溶膠，溶膠膠體粒子在遺煤表面沉積，相互反應(yīng)縮聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終發(fā)生相變，形成具有良好熱穩(wěn)定性的液態(tài)膠體或固態(tài)薄膜；溶膠膠體粒子包括引發(fā)劑和至少一種交聯(lián)單體，且引發(fā)劑能夠促進(jìn)交聯(lián)單體形成均聚物或/和共聚物。本發(fā)明所述利用相變?nèi)苣z防止煤礦采空區(qū)自燃火災(zāi)的方法，能夠隔絕空氣，抑制遺煤氧化，防治自燃火災(zāi)；本發(fā)明針對(duì)上述方法所采用的相變?nèi)苣z滅火系統(tǒng)，可以工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的制造，能夠廣泛應(yīng)用于煤礦井下采空區(qū)自燃火災(zāi)的防治領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】E21F5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105240042
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510607987
【發(fā)明人】唐一博, 薛生
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日