[发明专利]一种防治煤层自燃的高分子乳液阻化剂及制备方法和应用

说明书

本发明属于煤矿采空区煤层防火材料领域，公开了一种防治煤层自燃的高分子乳液阻化剂及制备方法和应用，防治煤层自燃的高分子乳液阻化剂，由以下质量百分比的组分组成：高分子基料40％、乳化剂1.6‑1.8％、引发剂0.2‑0.3％、改性剂10.6‑10.7％、保护剂3.3％、增塑剂4％，余量为水。本发明的防治煤层自燃的高分子乳液阻化剂用于阻止煤层自燃，而且无毒无害，对设备无腐蚀，对环境无污染；具有良好的耐高温性，在高温下不会迅速汽化；成本低廉，成膜工艺简单，便于现场应用，成本低廉；对于煤层火灾还应具备堵漏性和阻化性，阻止煤再次氧化而复燃；渗透性好，能进入松散煤体内部。

技术领域

本发明涉及煤矿采空区煤层防火材料领域，特别是一种防治煤层自燃的高分子乳液阻化剂及制备方法和应用。

背景技术

煤的自燃火灾一直威胁着煤炭生产和储存的安全，造成了巨大的煤炭资源的损失，甚至引发瓦斯爆炸或井下火灾，造成人身伤亡。同世界各主要产煤国家相比，我国低等级煤种多，矿井下自燃危险性更大，煤自燃火灾的发生率和损失都比较高。据统计，在全国600多统配煤矿和重点煤矿中，半数以上开采的是易自燃煤层，自燃火灾次数占火灾总次数的90％以上。煤层自燃着火的主要原因是煤长期与空气中的氧接触，氧分子首先在煤表面形成物理、化学吸附，放出反应热，使煤体温度缓慢上升，而温度的升高促使氧分子与煤表面活性官能团发生深度氧化分解反应并释放大量反应热，这些热量在煤体内部积聚起来，最终导致煤炭自燃。因此，阻止煤氧接触，减少煤与氧气吸附、氧化产生的反应热，就可以实现防止煤自燃发生。

已公开的防治煤层自燃技术中所使用的阻化剂主要分为物理阻化剂、化学阻化剂或是物理和化学复合阻化剂。阻化机理分别如下：物理阻化剂在煤样的表层进行作用，在表面形成了保护层，把煤样与氧隔离开，或通过惰性气体来使煤表层的氧气浓度下降，属于一种气相稀释。化学阻化剂主要是破坏或减少煤分子结构中活化能低的结构，导致其含量下降，使链式反应断裂，或是通过增加煤氧化时化学吸附的活化能来防治煤的燃烧。

如中国专利公开号CN101713296B公开的一种防治煤炭矿井煤自燃的复合凝胶阻化剂及其制备方法，所提供的复合凝胶阻化剂的组分及其重量百分比为：接枝共聚物10～65.0wt％、阻燃剂0～40.0wt％，水玻璃20～60.0wt％，余量为水；通过采用水溶性聚合物与不饱和羧酸单体进行接枝共聚反应得到含-COOH功能基团的接枝共聚物后加入阻燃剂和水玻璃，得到防治煤炭矿井煤自燃的复合凝胶阻化剂。

中国专利公开号CN108266221A公开的一种用于防止煤自燃的阻化剂，包括组分及在阻化剂中的质量百分比浓度为：还原性金属粉2％～4％，无机盐6％～15％，黏合剂0.4％～0.8％，填充剂6％～7％，其余量为水。该阻化剂一方面能够起到使煤与氧气隔绝的作用，另一方面能够有效的消耗氧气，降低氧气的含量，从而使得煤自燃发生的可能性降低到最低。

中国专利公开号CN109899104A公开的一种防治煤炭自燃的经济环保型凝胶泡沫，按重量百分含量，包括：水玻璃4％-35％、发泡剂0.4％-3％、稳泡剂0.1％-3％、促凝剂1％-5％，余量为水；其中发泡剂是由两种或两种以上阴离子型发泡剂复配而成。本申请所用发泡剂为两种或两种以上阴离子型发泡剂复配而成，所采用的成胶体系为水玻璃和促凝剂，成本低，绿色经济环保，使用过程中无毒无害，具有良好的经济效益。所得到的凝胶泡沫在成胶前将保持水基泡沫流动性强、堆积性好的优点，成胶后又保持水玻璃凝胶降温效果突出、堵漏风效果好的优点，其阻化和灭火效果良好，可显著降低火源温度、热辐射和CO的产生量，灭火稳定，不会出现复燃现象。