防止煤堆、煤炭自燃的技术工艺及方法.doc

卡伊路技术网一种防止煤炭自燃的复合胶体技术领域本发明涉及一种用于煤矿的防灭火材料，特别涉及一种以硅藻土为主要成分防止煤炭自燃的防灭火复合胶体。背景技术我国煤矿领域条件复杂、环境恶劣，每年各种事故都会给国家造成巨大的经济和财产损失，其中，煤炭自燃就是一个普遍现象。在我国，自燃发火的矿井范围广、数量多，严重威胁着矿井和矿工的人身安全。据统计，我国北方7省煤层露头火区面积达720km2，已累计烧毁煤量42亿t，目前仍以每年烧毁50006000万t煤的速度发展。而矿井煤层自燃火灾也十分严重，50以上的国有重点煤矿存在自燃发火危险，特厚煤层开采尤为严重。煤层发生自燃时，在高温下分解及氧化释放出大量有毒有害气体，同时，高温促使煤层中所含瓦斯释放，有可能引起瓦斯爆炸，因此煤层自燃有极大的危害性，必须快速、彻底的扑灭。但是，煤层火灾不同于其它类型的火灾，有其自身固有的特点，例如：火源点隐蔽，通常相对位置较高，呈立体分布；松散煤体蓄热性好，热量不易散失；能低温贫氧氧化，且温度越高反应速度越快，放热量越多；由温差产生气体热流循环，自燃对流自供氧等。根据以上煤层自燃的特点，煤层自燃防灭火技术应具有下列特点：1、降低煤体内部温度，提高反应活化能；2、减少或隔绝流经松散煤体的氧含量；3、具有一定的耐温性能，不易产生高温气流加热周围松散煤体等。目前的注水、灌浆、注阻化剂、注惰气等仅具有其中的一种或两种特性，故扑灭煤层火灾时具有一定的局限性。胶体防灭火技术是20世纪90年代在我国广泛应用的新型煤层防灭火技术，其成胶前具有良好的流动性，便于管网大流量、远距离输送；胶体可停留在松散煤体内高处，包裹煤体，吸热降温、堵塞漏风通道，且具有良好的耐高温特性，不会产生大量的水蒸气，可以减少水煤气爆炸的危险，控制并降低火势发展速度。另外，由于工艺简单，操作方便，适于各类井下人员操作，所以，在有自燃危险的煤矿已被推广使用。但现有胶体防灭火技术在实践应用中也暴露出诸多问题，例如：胶体形成过程中释放出氨气，污染井下空气，危害工人健康；胶体的强度较低，而且呈刚性，一旦被破坏就不能恢复，因此在压注完成后，遇矿压会压裂，影响堵漏风效果；凝胶成本一般都在60元/m3以上，高于黄泥灌浆、水砂充填等成本，不适合大面积填充。发明内容鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种以硅藻土为主要原料的防灭火复合胶体材料，以防治煤层矿井自燃，达到有效堵漏、隔氧、降温和阻化作用。本发明是通过以下技术方案来实现的：一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：58的基料、25的促凝剂、69的骨料、0.53的保水剂，其余成分为水，所述基料为水玻璃；所述促凝剂为碳酸氢钠；所述骨料为硅藻土；所述保水剂为耐盐性高吸水树脂，耐盐性高吸水树脂为通过水溶液聚合或反相悬浮聚合所制得的高吸水树脂，其吸水倍率为12501350gg-1，吸盐倍率为100120gg-1。所述聚合所得的高吸水树脂聚为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，其粘土成分为膨润土或煅烧高岭土中的一种。一种防止煤炭自燃的复合胶体本发明与目前的复合胶体防灭火材料相比具有以下优点：1、本发明所采用的促凝剂为碳酸氢钠，克服了氨类促凝剂释放氨气的缺陷，无毒、无害、无味，不污染井下作业环境；同时，与其它无氨促凝剂相比价格低廉，适于井下大面积推广使用。2、本发明选取硅藻土作为骨料，其比表面积大，能与胶体间形成多种化学键和分子间力，使胶体强度增加，脱水缓慢，能够浸润煤体内部的空隙，更有利于惰化煤体内部的活性基团，从而达到防灭火的目的。3、本发明采用耐盐性高吸水树脂作为保水剂，克服了因添加水溶性高分子材料遇水流失等问题，且其吸水倍率高、耐盐性能好，一般吸水能力达到500g/g以上，其网状结构比添加线性高分子更有利于增强其在煤体表面的粘附性。制备完成的复合胶体避免了单一胶体的强度较低，而且呈刚性，一旦被破坏就不能恢复，在压注完成后，遇矿压会压裂，影响堵漏风效果的缺点。形成的触变性胶体遇到超过其屈服强度的外力压迫时会恢复流动性，外力消失后又变成稳定胶体，可对移架、矿压等造成的新裂隙进行二次封堵，具有非常强的堵漏、隔氧、降温与阻化作用。在实际应用中，根据现场实际情况、使用地点(如：采空区、密闭墙、巷道顶板、采煤工作面等)及相应成胶时间等因素，具体配制不同成胶时间、不同粘度、不同胶体强度的防灭火复合胶体，适用性好，防灭火效果突出。具体实施方式本发明所述的一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：58的基料、25的促凝剂、69的骨料、0.53的保水剂，其余成分为水。其中，基料选用水玻璃，水玻璃性能稳定、强度低、弹性好，本身为粘稠状液体，是最早被应用于矿井防灭火的胶体材料之一。促凝剂选用碳酸氢钠，在高温环境中不会分解产生氨气等有毒、有害气体，利于环保和工人身体健康，且成本低廉，并通过正交实验法实现了成胶时间可控，便于有效使用。骨料为硅藻土，硅藻土比表面积大，成胶后的胶体密度均匀，强度大，脱水缓慢，能够浸润煤体内部的空隙，更有利于惰化煤体内部的活性基团，从而达到防灭火的效果。保水剂为耐盐性高吸水树脂，耐盐性高吸水树脂为通过水溶液聚合或反相悬浮聚合所制得的聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，其吸水倍率为12501350gg-1，吸盐(0.9wt.NaCl)倍率为100120gg-1。其中，粘土成分为膨润土或煅烧高岭土中的一种。耐盐性高吸水树脂能够从空气中不断吸收水分使煤体一直保持湿润，起到进一步防灭火的作用。使用时，首先将水玻璃、碳酸氢钠、硅藻土及耐盐性高吸水树脂分别加水配制成浆液，然后通过凝胶泵将浆液共混均匀，并利用凝胶泵将浆液浇注到井下所需防灭火的地方，从而形成胶体防灭火材料。其被用于处理局部火区、高温区及隐患点。下面结合实施例对本发明做进一步阐述：实施例1一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：5的基料、2的促凝剂、6的骨料、0.5的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为膨润土，其配比形成的复合胶体成胶时间为3min。实施例2一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：8的基料、3的促凝剂、9的骨料、1的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂采用碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为煅烧高岭土，其配比形成的复合胶体成胶时间为2min。实施例3一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：6的基料、4的促凝剂、7的骨料、0.5的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为膨润土，其配比形成的复合胶体成胶时间为1min。实施例4一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：7的基料、2的促凝剂、8的骨料、1.5的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为煅烧高岭土，其配比形成的复合胶体成胶时间为6min。实施例5一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：5的基料、5的促凝剂、6的骨料、0.5的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为煅烧高岭土，其配比形成的复合胶体成胶时间为30s。实施例6一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：8的基料、2的促凝剂、9的骨料、2的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为煅烧高岭土，其配比形成的复合胶体成胶时间为7min。实施例7一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：5的基料、4的促凝剂、6的骨料、3的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为膨润土，其配比形成的复合胶体成胶时间为50s。实施例8一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：7的基料、3的促凝剂、6的骨料、0.5的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂采用碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为膨润土，其配比形成的复合胶体成胶时间为1.5min。实施例9一种防止煤炭自燃的复合胶体，各成分按质量百分比包括：8的基料、5的促凝剂、9的骨料、3的保水剂，其余成分为水。其中，基料为水玻璃，促凝剂为碳酸氢钠，骨料为硅藻土，保水剂为聚(丙烯酸/丙烯酰胺/粘土)高吸水树脂，粘土为膨润土，其配比形成的复合胶体成胶时间为1min。上述实施例1-9中，复合胶体均具有良好的防灭火性能，灭火效果十分理想。更多相关技术目录如下:煤库煤堆散热的装置摘要:本实用新型涉及热管技术，特别指在火电厂、热电厂、动力厂及化工、冶金、陶瓷、煤矿等行业应用的一种煤库煤堆散热的装置。本实用新型设置于煤堆中的散热装置包括固定钢板、热管、热管蒸发段、热管冷凝段，其中固定钢板和热管用螺纹连接，热管蒸发段设于煤堆内，热管冷凝段设于煤堆外。本实用新型利用了热管的高效传热性能，将煤堆内的热量传输到热管的上端(冷凝液)，然后通过热管及其翅片散发于空气中。 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