[发明专利]用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂

说明书

技术领域

本发明属于防灭火材料领域，特别是涉及一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂。 

背景技术

对矿井，特别是对煤矿防灭火的封堵设计思路是在巷道或采空区的某些  区域进行封堵，其主要作用是防止漏风，隔绝氧气；另外，对巷道某些区域的封堵还要便于启封，有利于恢复生产。发泡膨胀充填材料是常用的封堵材料。发泡膨胀充填材料有物理发泡膨胀充填和化学发泡膨胀充填两种方法。物理发泡膨胀充填技术通常为向含有表面活性剂的浆液中吹入性质稳定的气体(如N₂)发泡；化学发泡膨胀充填方法主要利用发气铝粉(铝粉微粒外有油膜，防止铝粉表面氧化)和碱性物质反应放出气体发泡。 

化学发泡法是边发泡边固化的过程，如果固化速度慢，产生的气体很容易一产生就流失掉，或者出现发泡后由于固化强度不够又塌落的现象。如果固化速度过快，就会出现还没有充分发泡固化过程已基本结束，使发泡体积  过小或者产生的气体将发泡体冲裂或发出的泡大多为网状连通泡，这些均不利于堵漏风。目前有用硅酸盐水泥、发气铝粉、生石灰、生石膏等材料做为矿井发泡充填材料。但普通硅酸盐水泥水化速度慢，固化速度也慢，所以必须加入生石膏来调节固化速度，同时还需要添加其它材料增加吸水性，还要加入沙子或石子等增加强度，有的配方中还加入了水泥速凝剂加快凝固速度。这样，以硅酸盐水泥作为基料的矿井发泡膨胀充填剂所需要的原材料组分就很多，并且普通硅酸盐水泥的初凝时间受外界温度的影响较大，而碱性物质和发气铝粉产生气体的时间基本不受温度的影响，这也就影响到了发泡质量(即发泡膨胀倍数)。另外，普通硅酸盐水泥的强度较低，使得发泡后充填物的初始强度增长缓慢，最终强度也很低。施工时，发泡膨胀充填剂和水混合后需要泵送至指定区域，而在配料中加入沙子或石子后又不易泵送。再者，这种配比施工时加水量少，需要的固料量多，制得的浆液初始稠度很大，对制浆和泵送增加了困难。另外，此方法发泡膨胀倍数小，填充相同的体积所需要的材料量大，增加了巷道运输量。

发明的内容 

本发明所要解决的问题是提供一种用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂，它配料简单，向水中添加的比例小、发泡膨胀倍数高，发泡后的充填物强度比硅酸盐水泥发泡强度高。 

解决上述问题的技术方案是：所提供的用于矿井火灾防治的发泡膨胀充填剂主要由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥组成，它们之间的重量百分比为：生石灰20％～40％，硫铝酸盐水泥59％～79％，发气铝粉0.5％～2％，前述三种组分之和为100％。将上述物料混合均匀后即成为本发明的发泡膨胀充填剂，它是一种粉状物料。 

优选的比例是：生石灰25％～35％，硫铝酸盐水泥64％～74％，发气铝粉0.7％～1.5％。 

为进一步加快固化速度，可以再加入无水氯化钙，或无水硫酸钠，或生石膏。无水氯化钙加入量一般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1％～5％；无水硫酸钠加入量一般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1％～3％；生石膏加入量一般可占整个发泡膨胀充填剂重量的1％～5％。 

为进一步提高发泡效果，可加入十二烷基硫酸钠等表面活性剂，其加入量可为整个发泡膨胀充填剂重量的0.1％～1％；为降低成本还可加入粉煤灰来替换部分硫铝酸盐水泥，但其加入量应小于整个发泡膨胀充填剂重量的20％。 

本发明提供的发泡膨胀充填剂加水后发泡，为化学发泡法，发泡后体积不收缩，所产生的气泡稳定、发泡倍数高、强度高，便于自动化施工，可永久封堵漏风通道，无二次发火可能。使用时只需将其加入水中，用泵送至充填区域即可，所以施工方便。通常情况下每份发泡膨胀充填剂中加入2份的水，发泡膨胀倍数可达固料体积的5～6倍。 

具体实施方式

实施例1 

发泡膨胀充填剂由生石灰、发气铝粉和硫铝酸盐水泥混合组成，它们的重量比为：生石灰30％，硫铝酸盐水泥69％，发气铝粉1％。在温度为25℃的情况下加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，10秒后逐渐增稠，3分钟内失去流动性，5分钟内完成发泡，发泡后体积为固料体积的5.6倍，发泡后抗压强度大于0.2MPa。本发泡膨胀充填剂加水发泡的反应过程与温度相关，如果温度大于25℃时，各反应时间提前一点；温度小于25℃时，反应时间延迟，温度越低，延迟时间越长。 

实施例2 

发泡膨胀充填剂由重量百分比为28％的生石灰、69％的硫铝酸盐水泥、1％的发气铝粉和2％的无水氯化钙组成。使用时加入上述发泡膨胀充填剂2倍重量的水，发泡后体积为固料体积的5.4倍，发泡后强度大于0.2MPa。