[发明专利]一种煤矿用灭火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿防灭火材料领域，具体涉及一种煤矿用灭火材料及其制备方法。

技术背景

我国煤矿领域条件复杂、环境恶劣，每年各种事故都会给国家造成巨大的经济和财产损失，其中，煤炭自燃就是一个普遍现象。在我国，自燃发火的矿井范围广、数量多，严重威胁着矿井和矿工的人身安全。煤炭自燃是客观存在的一种自然现象，在自然情况下空气随煤体裂隙进入煤体内部，煤氧自发复合放出大量热量，该热量在一定的蓄热条件下被积聚起来，当积聚的热量能够满足煤自燃过程发展的需要时，煤体温度不断上升，最终导致煤炭自燃。我国煤炭自燃损失严重，目前以每年烧毁5000-6000万吨煤的速度发展。

胶体防灭火技术是一项传统的、简单易行的、比较可靠的防灭火技术。将胶体材料经过铺设的输浆管路运送到可能发生煤炭自燃或已经发生自燃火灾的区域，以防止煤层自燃现象的发生或进行自燃火灾灭火处理。其原理是胶体材料包裹煤体，吸收热量，起到隔绝煤与氧气接触以及吸热降温的作用。

但现有胶体防灭火技术在实践应用中也暴露出诸多问题，例如:胶体形成过程中释放出氨气，污染井下空气，危害工人健康；胶体形成后容易分层，均匀性差；凝胶成本较高，不适合大面积填充等。

发明内容

为了解决上述胶体材料的不足，本发明设计一种新型的煤矿用灭火材料，安全无毒、价格低廉，稳定性好，悬浮性好，分布均匀，防灭火效果显著。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种煤矿用灭火材料，由质量百分数5-15%的凹凸棒土、质量百分数1-5%的耐盐性高吸水树脂和水相互混合并搅拌均匀得到。

一种煤矿用灭火材料的制备方法，具体步骤包括：

a)将3质量份的丙烯酸放在冰浴中，用氢氧化钠进行中和后得PH=6，再加入4质量份的丙烯酰胺组成单体，并依次加入占单体总质量0.25%的过硫酸钾、占单体总质量0.25%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺；升高水浴锅温度在70℃反应7h，待反应产物冷却后，过滤取出反应产物并放入真空烘箱中，在50℃下干燥至恒重得到耐盐性高吸水树脂。

b)称取耐盐性高吸水树脂和自来水混合，充分搅拌10min左右待用；

c)称取凹凸棒土和自来水混合，充分搅拌10-50min，待骨料浆液均匀后进行下一步反应；

d)将步骤b)和步骤c)得到的两种浆液充分混合搅拌均匀即得所需的煤矿用灭火材料。

本发明所述的一种煤矿用灭火材料，相比于传统的防灭火技术有如下明显的优越性：

1.发明所述的一种煤矿用灭火材料所采用凹凸棒作为胶体的骨料悬浮性能好，比表面积大，得到的胶体均匀性突出，保质期长，表1为相同浓度、相同体积的各种骨料的悬浮性能。

表1

2.发明所述的一种煤矿用灭火材料具有无色、无味、无毒、无腐蚀性，在灭火过程水蒸气产生量少，不会发生水蒸气爆炸的威胁；

3.发明所述的一种煤矿用灭火材料具有一定的强度，常温下脱水很慢，可长期保存在煤层中，有效期长；

4.本发明所述的一种煤矿用灭火材料与煤体表面之间的粘附功很大，润湿角有所降低，能够很快在煤体表面润湿和铺展；

5.发明所述的一种煤矿用灭火材料具有较大的内聚力，容易在煤体表面形成一层较厚的液膜，更有利于灭火发明。

6.所述的一种煤矿用灭火材料在使用中可以根据现场实际情况、部位、喷洒作业面温度等因素，配制不同强度的胶体，具有操作简单，取材方便，经济实用，特别适于对煤矿进行根本性防灭火治理使用。

具体实施方式

结合以下实施例具体说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1)将3份的丙烯酸放在冰浴中，用氢氧化钠进行中和后得PH=6，再加入4份的丙烯酰胺组成单体，并依次加入占单体总质量0.25%的过硫酸钾、占单体总质量0.25%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺；升高水浴锅温度在70℃反应7h，待反应产物冷却后，过滤取出反应产物并放入真空烘箱中，在50℃下干燥至恒重得到耐盐性高吸水树脂；

2)称取4g耐盐性高吸水树脂和40ml自来水混合，充分搅拌10min左右待用；

3)称取10g凹凸棒土和46ml自来水混合，充分搅拌10-50min，待骨料浆液均匀后进行下一步反应；

4)将步骤2)和步骤3)得到的两种浆液充分混合搅拌均匀即为所得。