專利名稱：礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法
技術領域：
本發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性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法。
背景技術：
隨著工業技術和礦山科學技術的發展，采掘設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，這種高產量高效率的采煤方法得到了廣泛的應用。綜采技術布置巷道的特征是:沿煤層底板布置工作面的進風巷道和回風巷道，進回風巷道下部是底板，其他三個面全部是煤層。往往會因為地質因素的復雜性，由于煤層局部突然變厚而形成高冒區。高冒區往往堆積著大量的碎煤和浮煤，通過裂隙進入高冒區的風流，為煤自燃的發生提供了充足的氧氣，隨著熱量積聚易發生自燃，如果不采取措施，就會導致礦井火災產生。傳統的預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發火的地方，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象的大范圍的高冒區，只能采用傳統的注漿滅火技術或者是凝膠防滅火技術，但是都存在一定的局限性:傳統注漿滅火技術的材料通常是黃土，結實率低，粘結性差，仍會產生大量的裂隙；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灌注，且膠體防滅火技術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，膠體的強度較低，呈剛性，一旦被破壞就不能恢復，因此在壓注完成后，遇礦壓會壓裂，影響堵漏風效果。故現有的這些防滅火技術在撲滅煤層火災時都具有一定 的局限性。
發明內容
本發明的目的是提供一種能防治高冒區煤層自燃、成本低廉、無污染的礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料及其制備方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:本發明的礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料，包括混合土漿、促凝材料、結構穩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，所述結構穩固纖維為玻璃纖維，所述功能添加劑為硅酸鈉。本發明的上述的礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，包括步驟:首先，將粘土通過制漿機制成粘土粗漿，經除砂機除砂后制成比重為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的比例進行下料，經混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿；之后，將結構穩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。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的礦用粘結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、結構穩固纖維和功能添加齊U，混合土衆為粘土與黃土的混合土衆，促凝材料為水泥，結構穩固纖維為玻璃纖維，功能添加劑為硅酸鈉，能防治高冒區煤層自燃、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、具有一定強度、無污染。
圖1為本發明實施例中粘土精漿制漿工藝流程示意圖；圖2為本發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明實施例作進一步地詳細描述。本發明的礦用粘結性(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、結構穩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，所述結構穩固纖維為玻璃纖維，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。本發明的上述礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料的制備方法，包括步驟:
首先，將粘土通過制漿機制成粘土粗漿，經除砂機除砂后制成比重為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的比例進行下料，經混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿；之后，將結構穩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。本發明的礦用粘結性聚合封堵型防滅火材料，能防治高冒區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、具有一定強度、無污染。本發明中，混合土衆為粘土、黃土混合衆,黃土、粘土均取材于大自然，成本低廉，也不存在任何危害環境以及影響人體健康的問題。促凝材料為水泥，水泥用量可根據地上注漿站與注漿目的地的管道距離以及凝結時間要求來計算。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。傳統的黃泥漿在灌注到目的地后，隨著水分的失去，凝結塊會產生裂縫以及翹皮脫落現象，其壽命不長，影響其防滅火功能，因此，在該發明中，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鍵和分子間力，使凝塊強度增加，脫水緩慢，能夠浸潤煤體內部的空隙,更有利于惰化煤體內部的活性基團，從而達到防滅火的效果。本發明所述的粘結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，攪拌均勻得到產品，然后使用泥漿泵將混合漿液抽取噴涂到易自燃發火區域。本發明與目前的防滅火材料相比具有以下優點:I)本發明所采用的主要材料為黃土、粘土，無毒、無害、無味，不污染井下作業環境，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)為了達到其輸入到目的地后快速凝結的效果，本發明選用占土料總量的2.5%的水泥作為快速凝結材料，有效的克服了材料在填充區域流失的現象。3)本發明中，在混合漿液中加入了結構穩固纖維，起到很好的拉筋穩固凝塊的作用，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，具有較強的流動性，添加結構添加劑使其懸浮性增強，適合在管道中流動。在實際應用中可根據現場實際情況、使用地點(如采空區、高冒區等)及相應凝結時間需要等因素，具體配制不同凝結時間以及不同粘度的粘結性防滅火材料。具體實施例:1、制漿:
本發明的礦用粘結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)粘土通過制漿機制成粗漿，并進入粗漿池。(2)在粗漿池內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，并反復測粗漿比重，使粘土粗漿的比重達到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制繼續加入粘土造漿，直到粘土粗漿比重達到1.25為止。(3)比重達到1.25的粘土粗漿，經除砂機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”，計算機將會自動啟動精漿池的潛污泵，并抽取粘土精漿；計算機將會自動啟動水泥倉和黃土倉的下料螺旋按照1:10的比例進行下料，粘土精漿與黃土、水泥在混合器中混合，并進入攪拌池攪拌。2)將準備好的穩固纖維，均勻的撒入混合攪拌池中，與混合泥漿一起攪拌。3)加入穩固纖維的混合漿攪拌均勻后，按照一定比例準備好的功能添加劑倒入攪拌池中，攪拌30分鐘即可進行噴漿。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，設置壓力8 lOMPa，對噴漿管路進行打壓試驗，檢查管路的連接處是否有漏水現象，確定管路密封性無問題。(3)連接好風管后，通知地面注漿站開泵進行送漿，等到混合漿到達噴槍口時打開壓風閥門，進行噴漿。噴漿時，應使噴嘴由上向下使漿液呈現螺旋狀軌跡噴射，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，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明 的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種礦用粘結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、結構穩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，所述結構穩固纖維為玻璃纖維，所述功能添加劑為硅酸鈉。
2.根據權利要求1所述的礦用粘結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.—種權利要求1或2所述的礦用粘結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，將粘土通過制漿機制成粘土粗漿，經除砂機除砂后制成比重為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的比例進行下料，經混合、攪拌后制成比重為1.55的混合漿； 之后，將結構穩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.根據權利要求3所述的礦用粘結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
本發明公開了一種礦用粘結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、結構穩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，結構穩固纖維為玻璃纖維，功能添加劑為硅酸鈉。能防治高冒區煤層自燃、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 優先權日2013年5月6日
發明者朱紅青, 沈靜, 常明然 申請人:中國礦業大學(北京)