[发明专利]矿用防灭火膨胀封堵材料

说明书

本发明是关于对矿用防灭火材料的研究。

矿内火灾是矿井的主要灾害之一，尤其是对于开采有自然发火层的矿井，火灾发生率更高。其发生火灾的主要原因就是由于空气与煤炭直接接触，煤炭氧化自然进而引起自燃。因此，以往人们为能减少火灾的发生，相应采取了一系列防灭火措施，其中主要是从隔绝空气，防止空气与煤炭直接接触，抑制煤炭与煤层的氧化自燃入手，采用砌筑密闭隔墙，封堵隔氧等治理方法。其具体有以下几种方法：1.双层木板密闭隔墙，中间填砂子，矿渣或粘土;2.木板密闭墙加粘土或灰浆堆砌而成;3.红砖密闭墙;4.料石密闭墙;5.混凝土密闭墙;6.草袋内装砂充填堆砌直接充填骨料等。上述几种常见的封堵砌筑方法，主要弊病是砌筑后渗漏大，尤其是周边受压后，密闭易产生裂隙，也易于透漏空气。此外，采用充填砂袋隔绝法密闭，很难充满足顶，特别是砂子脱水后，还会产生10%～150%的沉缩，致使密闭上部产生空隙，使空气渗漏。俗话讲：“没有不透风的墙。”此话不假，实际生产中，尽管井下砌筑密闭已有足够厚度，但仍克服不了上述弊病。

正因为上述弊病的存在，本发明旨在寻求一种致密性强，胶结性好，膨胀性能上乘的快速（几分钟内固结），整体（无缝隙）膨胀（自行膨胀封堵帮顶）的封堵材料，研究开发出一种快速、整体、自身膨胀的井下密闭封堵材料，以此代替以往封堵常用的砌筑井下密闭方法。从而杜绝了密闭周边裂隙漏风及闭内有害气体的涌出，阻止了空气与煤炭的直接接触，防止和抑制了煤炭氧化自热、自然及火灾的漫延。实现了本发明之目的。

本发明的膨胀封堵材料是砂石土类的粉末与颗粒相混合的固体材料，它以水泥为其主要成份，添加一定量的膨润土、砂子、及少量的发泡剂等。即本发明的膨胀封堵材料由其水泥、膨润土、砂子、生石灰、石膏、速凝剂、铝粉组成。其中选用的铝粉为油质铝粉。其基本配方为：

水泥：    5～30    （重量%）

膨润土：    5～30    （重量%）

砂子：    30～70    （重量%）

生石灰：    10～50    （重量%）

石膏：    0.4～1.0    （重量%）

速凝剂：    1.0～15    （重量%）

油质铝粉：    0.01～10    （重量%）

其最佳配方为：

水泥：    12    （重量%）

膨润土：    12    （重量%）

砂子：    48    （重量%）

生石灰：    24.81    （重量%）

石膏：    0.6    （重量%）

速凝剂：    2.4    （重量%）

油质铝粉：    0.19    （重量%）

在上述配方中生石灰以选用有效钙含量为70%以上，消解温度70℃以上的生石灰原料为佳，制作本发明的膨胀封堵材料，在工艺上只需破碎、混合、包装三道工序即可，即将配方中的各种组份按定量取齐，第一步先将生石灰粉碎然后再与其它几种原料混合一起成为成品，再进行包装。其包装袋的选用以较坚固的聚乙烯薄膜为内包装，以塑料编织袋为外包装。在实际使用中，本发明的材料需加水搅拌成为浆体，其加水量一般可掌握在水料比为0.44～0.55之间为宜。加水后的浆体材料采用机械灌注，在短时间内注入予充空间内。当1～6分钟内浆体便可自行膨胀到2～2.5倍，10分钟后固结，达到了本发明理想的隔氧封堵效果。

本发明实施例如下：

水泥：    12%

膨润土：    12%

生石灰：（其有效钙含量为70%，消解温度70℃）    24.81%

石膏：    0.6%

速凝剂：    2.4%

铝粉（油质的）    0.19%

制备：首先将上述原料中的生石灰利用粉碎机粉碎为φ3mm之内颗粒粉末状，然后与其它几种原料放入干式搅拌机内混合搅拌均匀，成为成品。

进行实际应用实验，将所备制出的材料以水料比为0.55∶1值加水。进行搅拌使之为浆体。用注浆泵将浆体灌注到予注空间内，观察到，经1～6分钟浆体自行膨胀，10分钟左右固结。然后对其分别测定各技术性能指标，其结果如下表：

密度（Kg/m³） 膨胀率（%） 强度28天 流变性

（Kg/cm²）

516    285    0.8417    0.1467