[发明专利]一种新型复合凝胶材料

说明书

本发明公开了一种新型复合凝胶材料，该复合凝胶材料是由基料、促凝剂、增稠剂、填充料和保水剂制成，各组分以质量份计为，基料10~35份，促凝剂5~15份，增稠剂1~5份，保水剂1~5份，填充剂45~85份。本发明的复合凝胶材料提高了凝胶的防灭火性能及热稳定性，尤其是提供了耐高温的性能，且在高温下固化强度高，可有效用于煤矿防灭火。

技术领域

本发明属于一种新型复合凝胶材料，具体涉及一种用于煤矿井下防火的新型复合凝胶材料。

背景技术

我国煤炭资源丰富，大小煤田遍布全国各地，煤炭也是目前我国的主要能源，在能源结构中占据主导地位，煤炭自燃是煤矿的一种十分严重的灾害。一般来说，燃烧的三要素是可燃物、助燃物(氧气)和着火点，三者缺一不可。要想熄灭火焰，必须至少除去三要素中的一个，即除去可燃物、隔绝空气或者冷却温度。

目前国内煤矿主要用化学灭火剂，使用的凝胶主要有基料(水玻璃)和促凝剂(碳酸氢铵或硫酸铵)水溶液组成的有氨凝胶。此类凝胶存在氨气释放、强腐蚀性、价格昂贵等缺点，在成交过程中会释放大量的氨气，会对作业环境造成污染，也会严重危害工人的身体健康。

现有技术中公开了多种用于煤矿井下防火的复合材料，比如CN101767975A公开了一种防治煤炭矿井火灾的复合凝胶防灭火材料，是由水玻璃基料、促凝剂、复合骨料和增稠剂材料组成，所述促凝剂是碳酸氢钠，所述增稠剂是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、甲基纤维素中一种或多种组合，所述复合物骨料是黄土和高吸水矿物粘土的混合物。所制备的凝胶材料集堵漏、降温、阻化、固结水等性能于一体，以适用于各种类型的矿井自燃火灾。

CN104803652A公开了一种新型煤矿防火堵漏胶体材料，该新型煤矿防火堵漏胶体材料由基料和胶凝剂组成，其中，基料的成分为硅酸钠粉末或硅酸钾粉末和阴离子聚丙烯酰胺，胶凝剂的成分为Lewis酸、柠檬酸、硫酸镁，所有组分不用分类，直接混合加水，也可将基料和胶凝剂分开加水混合后总和在一起。该胶体材料的保水率在86.6％以上，固水时间长；成胶时间10s～30min，可控范围广。

CN103977517 A公开了一种煤矿用防灭火用凝胶，所述凝胶由基料、促凝剂、注浆材料以及适量的水配制而成，所述注浆材料由水泥、粉煤灰组成，二者的质量比为(3～4)：7，混合液中水泥和粉煤灰的质量分数为10～15％，所述水玻璃的质量分数为10～20％，所述铝酸钠的质量分数为1～10％。该凝胶材料不仅可以用于防治采煤工作面采空区的浮煤自燃和掘进工作面的顶煤自燃，而且还可以有效防治老空区已有的大面积火区。

CN1307089A公开了一种煤矿中防止煤炭自燃的凝胶阻化剂，主要含有基料和促凝剂，基料为硅酸钠，促凝剂采用氢氧化钙、黏土和氯化镁。该阻化剂的阻化率在90％以上，无毒、无害、无味，不污染井下环境，对人体无毒副作用。

然而目前煤的起火点一般在500～600℃左右，供氧充足时燃烧温度可至800～1000℃，甚至更高。虽然现有技术中公开了较多种的用于煤矿井下防火的复合材料，但是它们仍存在长时间高温下容易失水干缩、热稳定性较低等缺点以及无法满足高温下固化强度高等需求。因此目前亟需研究一种克服上述缺点的新型凝胶材料来提高煤矿防灭火水平，减少灾害损失，这对保护井下作业人员的身体健康具有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种热稳定性高的复合凝胶材料，该复合凝胶材料具有优异的热稳定性、高温下失水干缩程度小、高温下固化强度高等优点。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：