[发明专利]一种水玻璃凝胶复合注浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种水玻璃凝胶复合注浆料及其制备方法和应用，属于煤矿井下防灭火技术领域。本发明的水玻璃凝胶复合注浆料，包括以下质量百分数的组份：高分子促凝剂6～10％，水玻璃12～15％，水75～82％；所述高分子促凝剂包括以下质量百分数的组份：碳酸氢钠40～50％，聚丙烯酸钠8～12％，阳离子聚丙烯酰胺2～5％，膨润土35～50％。本发明通过调控水玻璃凝胶的流体状态，延长了水玻璃凝胶终凝时刻(点)反应过程，防止终凝堵管。实施例结果表明，本发明制得的水玻璃凝胶终凝时刻(点)反应过程从普通水玻璃凝胶1～2秒延长到了5～7秒，大幅度减少了注浆过程中的堵管现象。

技术领域

本发明涉及煤矿井下防灭火技术领域，特别涉及一种水玻璃凝胶复合注浆料及其制备方法和应用。

背景技术

我国煤矿有58％以上的矿井煤存在自燃现象，且采空区发生火灾的比例更高。矿井火灾是危害矿井安全、伤及人员与物资的重大隐患。多年来广大工程技术人员及科研工作者一直致力于研发多种防灭火材料(如黄泥、粉煤灰灌浆、煤矿防灭火剂，水玻璃凝胶、高分子复合胶体材料等)与防灭火技术，并取得了众多成果，为防治井下火灾及煤自燃做出了重大贡献。

但防灭火实践及理论研究皆证明，许多防灭火材料存在以下问题，以水玻璃凝胶为例：

由于受普通水玻璃凝胶化学反应原理和材料选择的限制，其终凝点(时刻)的固化反应过程几乎是瞬间完成的。在促凝剂的作用下，水玻璃凝胶反应时凝胶逐渐增稠，一旦到达终凝点附近，水玻璃浆液结构发生质变，几乎瞬间(1～2秒)从流体状就变成了脆硬的果冻状材料。

由于水玻璃凝胶在终凝点(时刻)附近呈现瞬间终凝的特征，在煤矿井下防灭火实践中，往往因为注浆材料质量、管路计算误差和操作计量误差的原因，水玻璃凝胶常常因在没有到达预定的注浆地点时就在管道中突然终凝而造成堵管，使灭火工作停顿，从而丧失或贻误灭火的最佳时机，造成复燃或酿成更大的损失。因此，如何控制延长终凝时刻的反应时间，防止终凝堵管现象的发生是解决问题的关键。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种水玻璃凝胶复合注浆料及其制备方法和应用。本发明的高分子促凝剂通过调控水玻璃凝胶的成胶状态从而延长终凝时刻(点)反应过程，防止终凝堵管。

本发明提供了一种水玻璃凝胶复合注浆料，包括以下质量百分数的组份：

高分子促凝剂6～10％，水玻璃12～15％，水75～82％；

所述高分子促凝剂包括以下质量百分数的组份：碳酸氢钠40～50％，聚丙烯酸钠8～12％，阳离子聚丙烯酰胺2～5％，膨润土35～50％。

优选地，所述高分子促凝剂包括以下质量百分数的组份：碳酸氢钠50％，聚丙烯酸钠8％，阳离子聚丙烯酰胺2％，膨润土40％。

优选地，所述水玻璃的模数为2.2～3.5，波美度为30～40。

优选地，所述碳酸氢钠的粒径为120～150目。

优选地，所述聚丙烯酸钠的粒径为120～150目。

优选地，所述阳离子聚丙烯酰胺的粒径为120～150目，分子量为800～1200万。

优选地，所述膨润土的粒径为120～150目，

优选地，所述膨润土中二氧化硅的质量百分含量为40～60％。

本发明还提供了上述所述水玻璃凝胶复合注浆料的制备方法，包括以下步骤：将高分子促凝剂、水玻璃和水混合，制得所述水玻璃凝胶复合注浆料。

本发明还提供了上述所述水玻璃凝胶复合注浆料在煤矿防火灭火中的应用。