[发明专利]用聚合凝胶控制矿井火灾的方法

说明书

本申请要求在2007年9月25日提出的美国临时申请60/974,879，名称为“用聚合凝胶控制矿井火灾的方法”的优先权并在此全文引用。

技术领域

本发明涉及在限定区域控制火灾的方法，尤其涉及在地下矿井中控制火灾的方法。

背景技术

矿井火灾对于地下环境中工作人员的健康和安全构成巨大威胁，而且还对矿井火灾附近的地上建筑构成环境威胁和结构风险。已有多种材料用来扑灭在地下矿井或限定区域的火灾，这些材料包括水、泡沫等。水可以带走热并使氧隔离火焰，但是经常在火焰被彻底扑灭之前水就迅速蒸发。除非水浸透到着火的结构材料之中，否则在火焰被彻底扑灭之前水就蒸发了。另外，仅有有限量的水在蒸发之前能被吸收到着火的结构中。水没有浸透到许多结构中而是流走了，没有起到作用。因此，需要将稳定的水直接供给火焰。因而需要大量的人力和水的供应来对流失的水或蒸发的水进行再补充和/或对结构进行再渗透，以提供连续的保护。

将泡沫用来灭火以提供更多稳定的材料，其不会流失或快速蒸发。这样的泡沫已被用来在地下矿井和其它限定区域中控制火势。为了避免向矿井火灾的部位提供氧气，如美国专利7,104,336所公开的，建议使用膨胀氮泡沫来作为地下矿井的灭火剂。与传统的膨胀空气泡沫相比，着火区域接触到具有一定的灭火特性的膨胀氮泡沫。当膨胀氮泡沫具有结构整体性，其在施加到一个结构上时可以填充于限定区域并保持一段时间，泡沫不会流入或被喷洒到着火结构中的内部缝隙，例如进入到煤柱。因而，尽管泡沫对于在开阔区域的灭火是有效的，但将其用于地下矿井中来扑灭煤柱中的火或用于扑灭煤堆中的火时，作用有限。

发明内容

本发明涉及一种控制矿井火灾的方法，包括将吸水聚合组合物输送到涉火的岩石结构以及将聚合组合物注入到岩石结构中。本发明还包括控制地下矿井中的通风的方法，即通过向将要隔离的矿井某一区域的矿井入口输送吸水聚合组合物，并用吸水聚合组合物填充矿道来封闭矿井入口。可以通过在地面上打一钻孔来将吸水聚合组合物输送到将要隔离的矿井的某一区域的附近。本发明还包括矿井封闭，即通过由吸水聚合组合物构成墙来填充矿井入口。

附图说明

图1是表示根据本发明的方法处理的带有着火煤柱的矿井入口部分的平面图。

图2是表示根据本发明的方法处理的煤堆的正视图。

图3是表示矿井入口的截面图，显示从地表输送控制矿井火灾来进行处理。

图4是表示矿井入口的截面图，其中，根据本发明的封闭正在进行中。

图5是表示根据本发明的方法所形成的封闭的正视图。

具体实施方式

本发明的公开内容涉及对地下矿井的火灾的控制。地下矿井的一些部分可以通过本发明来控制，包括例如矿道的顶面、底面和/或肋部或煤柱。但本发明并不限于这些，还包括其它限定区域，例如一些具有有限通风的地点和不易接近去灭火的地点等。在这些限定区域中，燃烧的副产物可能会累积从而对试图灭火的人员造成威胁。

本发明是用于对限定区域例如矿道进行灭火的方法，通过将吸水聚合组合物与涉火区域接触。本发明的方法中所使用的吸水聚合组合物包括聚合物颗粒，其可以吸收相应于颗粒大小和重量的显著量的水，还可包括增稠剂来产生相对高粘度组合物。适合的聚合物颗粒由亲水性单体制成，例如美国专利6,245,252中所公开的，在此引入作为参考。聚合组合物通过将聚合物颗粒与水混合来制造，这样聚合物颗粒吸收大量的水。在聚合组合物中可以添加粘度调节剂来提高聚合组合物所需要的结构整体性应用中的粘度。被输送到火焰中的聚合组合物含有大量的水，可以在火中被释放出来。含水颗粒被射入或注入到涉火结构(例如煤柱)间的内部缝隙，将灭火材料直接射入到火源或火源附近的火中。岩层，例如在地下矿井中，本身也具有裂缝和缝隙，其中可以输入聚合组合物。当单独将水注入涉火的岩层中，一般地，水在达到火焰之前就已经蒸发，起不到作用。相反，在本发明中使用的聚合组合物的表面积大于水分子，因而蒸发过程缓慢。更多的水到达火焰，而且与单独使用水或使用灭火泡沫时相比，火焰被更少的水扑灭。本发明中使用的聚合组合物中可以最少含有30wt％的水，最多含有90wt％以上的水。