[发明专利]一种用于治理煤层火灾的阻化凝胶

说明书

技术领域

本发明涉及矿井煤层火灾治理方法，特别是一种用于治理煤层火灾的阻化凝胶制备方法。

背景技术

煤层自燃火灾是我国煤矿开采的主要自然灾害之一。近年来，综采放顶煤技术得到大力的推广和应用，使煤矿生产效率大幅提高，但这种采煤方法冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重，使得矿井煤层频繁发生。我国新疆、宁夏、内蒙等省还存在大面积的煤田火灾，每年烧损煤量1000～1360万吨，经济损失超过200亿元。煤炭自燃产生大量的SO₂、H₂S、CO和CO₂气体，严重污染环境；煤田火灾还造成大面积的植被破坏，使土壤沙漠化。此外，为防止瓦斯事故，我国的高瓦斯矿井都采用瓦斯抽放作为治理瓦斯的根本措施，但是在瓦斯抽放过程中，由于增加了抽放区域的漏风，因瓦斯抽放引起的煤层火灾的问题又变的十分的突出。在我国，煤炭自燃火灾与瓦斯隐患共存的矿井占有相当多数，如果煤层火灾的防治不到位，很容易由煤层火灾引起瓦斯爆炸，导致特别重大的人员伤亡和经济损失。近几年，就多次发生煤层火灾引发瓦斯爆炸的重、特大事故。因此，矿井煤炭火灾的治理是国内外广泛关注的一项难题。

对于矿井煤层火灾的治理，常规采用注浆、喷洒阻化剂等技术，但水浆容易发生分离，浆液在采空区只是沿着地势低的地方流动、不能均匀覆盖煤体、不能向高处堆积、易形成“拉沟”现象；阻化剂腐蚀井下设备和危害工人身心健康，防灭火效果也不是很理想。为了能使水固结在一起，上世纪90年代煤矿开始采用凝胶来治理煤层火灾，但是目前的凝胶在使用过程中存在很大的问题，铵盐凝胶在常温下就会分解产生氨气而严重污染井下环境，高分子凝胶成本高(每立方米成本180元以上)、用量大、吸水能力不强，且一旦水分蒸发后，凝胶容易龟裂，又导致了漏风，容易造成煤层自燃。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高吸水、高保水、不易龟裂、阻化性能高、价格低廉的治理煤层火灾的阻化凝胶制备方法。

技术方案：本发明的用于治理煤层火灾的阻化凝胶，由部分水解聚丙烯酰胺、柠檬酸铝、氯化钠和水组成，具体制备如下：

a.在水中加入部分水解聚丙烯酰胺，充分搅拌使其完全溶解，制成一定浓度的溶液；

b.将柠檬酸铝加入另外的一份水中，充分搅拌使其完全溶解，制备成柠檬酸铝稀溶液；

c.将制成一定浓度的部分水解聚丙烯酰胺溶液加入柠檬酸铝稀溶液中；

d.添加氯化钠，充分搅拌制成部分水解聚丙烯酰胺的质量百分比浓度为0.05～0.08％的阻化凝胶。

所述一定浓度的部分水解聚丙烯酰胺溶液的质量百分比浓度为0.2％～0.5％；所述柠檬酸铝稀溶液的质量百分比浓度为0.002～0.008％；所述柠檬酸铝稀溶液和部分水解聚丙烯酰胺的质量比为1∶10～1∶30；所述氯化钠和部分水解聚丙烯酰胺的质量比约为1∶3。

有益效果：本发明的用于治理煤层火灾的阻化凝胶，通过在水中加入凝胶添加剂、交联剂和增强剂，制备成高吸水、高保水、高阻化性能的新型阻化凝胶，经输送管道将其均匀喷洒覆盖在需要阻燃或是燃烧的煤层上、煤体裂隙中或漏风区域等。该阻化凝胶在管路中呈现出一定粘性的液体形态，这样有利于进行管道长距离的输送，便于现场大规模的应用；当其覆盖在煤层或渗透到煤体裂隙一段时间后，成为形态类似果冻软固体。经现场实验，该阻化凝胶吸水能力极强，最高可达到2000倍以上；保水性能很好，可保水6个月以上；阻化性好，比常规阻化材料的阻化性提高3～5倍以上；当水分被慢慢蒸发掉后，阻化凝胶体不会出现龟裂现象，能非常严密的覆盖在煤体上或封堵在煤体裂隙中。该新型阻化凝胶材料用量少，成本低，每立方米凝胶成本低于30元，且安全环保，治理煤层火灾效果显著，具有很好的应用前景。

具体实施方式

本发明的用于治理煤层火灾的阻化凝胶，由部分水解聚丙烯酰胺、柠檬酸铝、氯化钠和自来水组成，其制作过程是：

a.在水中加入部分水解聚丙烯酰胺，充分搅拌使其完全溶解，制成质量百分比浓度为0.2％～0.5％的溶液；

b.将柠檬酸铝加入另外的一份水中，充分搅拌使其完全溶解，制备成质量百分比浓度为0.002～0.008％的柠檬酸铝稀溶液；