[发明专利]一种用于防治采空区煤炭自燃的凝胶泡沫及用途

说明书

本发明公开了一种用于防治采空区煤炭自燃的凝胶泡沫及用途，其原料组成为：发泡剂，稳泡剂，成胶物质和水；其中：所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、癸基葡糖苷混合组成的复合发泡剂；所述稳泡剂为水玻璃和黄原胶的混合物；所述成胶物质为聚丙烯酰胺与瓜尔胶的混合物。本发明还公开了一种基于以上凝胶泡沫的带有吸附性能的凝胶泡沫，将上述物质混合发泡后，形成的凝胶泡沫具有保水时间长、泡沫半衰期长，且改进以后的凝胶泡沫具有良好的吸附性能。将其注入煤炭易自燃区域后，可有效裹覆煤体，对遗煤进行降温，且泡沫破灭后能在遗煤表面形成一层隔氧膜，隔绝煤与氧气接触，能够持久防治煤炭自燃。

技术领域

本发明涉及煤矿井下防灭火技术应用领域，尤其涉及一种用于防治采空区煤炭自燃的凝胶泡沫。

背景技术

煤炭自燃在我国矿井生产过程中普遍存在。煤自燃而引发的矿井火灾不仅会烧毁大量的煤炭资源，而且产生有毒有害气体，严重危及井下人员的生命安全；煤自燃还常诱发瓦斯、煤尘爆炸，给矿井带来了巨大的灾难。为防治煤炭自燃，一般采用常规的注浆、注凝胶、注泡沫等防灭火技术，但这些防灭火技术都存在一定程度的缺陷和不足。注浆技术易出现拉沟现象，致使浆体不能均匀覆盖煤炭，且泥浆保水性较差，会大量脱水，甚至导致出现跑浆和溃浆现象，影响工作面的正常生产；凝胶灭火存在很大的局限性，凝胶在采空区中流动能力差，渗透范围很小，对扑灭大范围火灾不适用，使用成本较高，且铵盐凝胶对环境影响大；常规的两相泡沫保水能力差，10min不到就开始析水，泡沫半衰期短，对遗煤的封堵隔氧能力差。此外，矿井下还会因煤炭自燃等原因产生一氧化碳、二氧化氮、硫化氢、氨等有毒有害气体影响矿井工作人员的身体健康，对于这些有害气体的吸附与清除也是至关重要的一项工作。

发明内容

鉴于上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于防治采空区煤炭自燃的凝胶泡沫，以提高泡沫的保水性能、延长破泡半衰期，增加对煤炭自燃防治区域遗煤封堵隔氧的持久性，同时阻燃率高，兼具吸附作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于防治采空区煤炭自燃的凝胶泡沫，按照重量百分含量，其原料组成为：0.4％～0.6％的发泡剂，2％～3％的稳泡剂，0.6％～0.8％的成胶物质，其余为水。

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、癸基葡糖苷混合组成的复合发泡剂。优选的，所述复合发泡剂中，十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、癸基葡糖苷的质量比为3:3:2。

所述稳泡剂为水玻璃和黄原胶的混合物。优选的，所述稳泡剂中，水玻璃和黄原胶的质量比为20:1。

所述成胶物质为聚丙烯酰胺与瓜尔胶的混合物。优选的，所述成胶物质中，聚丙烯酰胺与瓜尔胶的质量比为1:1。

本发明还提供了上述的凝胶泡沫用于注入井下采空区防治煤炭自燃的用途，具体为：将发泡剂、稳泡剂和水混合预发泡后再加入成胶物质进一步发泡，最终形成凝胶泡沫，覆盖于煤体表面后形成隔氧泡沫层。

本发明在以上基础上还提供了一种用于防治采空区煤炭自燃的带有吸附功能的凝胶泡沫，包括0.4％～0.6％的发泡剂，2％～3％的稳泡剂，0.6％～0.8％的成胶物质，0.1％～0.3％的微粉硅胶，0.2％～0.4％的氧化石墨烯，羟丙基甲基纤维素0.8％～1.5％，余量为水；其中所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、癸基葡糖苷混合组成的复合发泡剂；所述稳泡剂为水玻璃和黄原胶的混合物；所述成胶物质为聚丙烯酰胺与瓜尔胶的混合物。

所述氧化石墨烯为粉末状。

本发明还提供了一种以上所述的用于防治采空区煤炭自燃的带有吸附功能的凝胶泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯与去离子水混合，氧化石墨烯水溶液的浓度为1-4mg/mL，加入微粉硅胶，超声分散1-5h，得到混合液；