[发明专利]一种矿用防灭火剂组合物及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山废弃物治理和消防技术领域，涉及一种防灭火剂组合物及其制备和使用方法。

背景技术

煤矸石是煤炭开采与加工过程中排放的一种含碳量低、灰分高的固体废弃物，约占煤炭产量的10％～15％。煤矸石的大量排出形成矸石山，不仅占用宝贵的土地资源，破坏自然景观，而且还会发生自燃，严重污染矿区大气环境，损害人体健康。防治煤矸石山自燃是当前煤炭行业一非常紧迫的任务。

矸石山自燃是一种比较特殊的燃烧系统，可分为自燃孕育期、自燃发展期和自燃结束期三个类型。它与一般的火灾有很大差别，如燃烧发展过程十分缓慢而隐蔽，火区的转移靠火焰或阴燃传播，或者气流传播，易复燃等。需采用特殊的防灭火工程。

预防或熄灭自燃矸石山的根本途径是清除燃料、降温和隔氧。现有技术中采用的主要方法有：1.消除可燃物法；2泡沫法；3.覆土法；4.挖除火源法；5.注水法；6.注浆法等。其中注浆法被认为是最有效的方法。它是在燃烧区打孔，以注浆管对深部或浅部注入固体浓度15％的含土壤的碱性浆液，依靠水的蒸发降温和物质的包裹隔氧作用，达到预防或熄灭自燃矸石的目的。

注浆采用的材料通常为黄土、岩叶、矸石、粉煤灰、尾矿等，细粒化后加水制备成浆液后，再借助机械的力量将其压入矸石山内部，让浆液渗透充填到矸石的空隙中。但是，实际操作中难度大，灭火效果远不尽人意。主要存在以下问题：

1)注浆是以重力流动性渗入封堵燃烧区近处的孔洞、间隙阻断空气和以水分蒸发降温达到灭火效果。由于浆液固体含量低，颗粒物易沉浆聚集，影响注浆到位。

2)注浆材料水分含量大，易产生大量水蒸气，煤干馏产生的可燃性气体会增加，同时会诱发更多的煤矸石氧化。

3)注浆后随着水分的蒸发，浆液骨料难以形成连续密实的封堵层，易形成漏风通道，影响隔氧效果或引发煤矸石复燃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高、成本低、环保、节水型的防灭火材料，能克服现有灭火材料浆液固体含量低、颗粒物易沉浆聚集，煤干馏产生的可燃性气体诱发更多的煤矸石氧化及浆液骨料难以形成连续密实的封堵层，易形成漏风通道，影响隔氧效果或引发煤矸石复燃的等缺陷，应用于矿山废弃物治理工程。

为实现上述目的，本发明的原则是以隔断断氧为目标，以封堵煤矸石山体的孔洞和间隙为手段，采用专业机械设备进行喷射注浆全面封堵，起到有火灭火、无火防火，防火灭火兼顾的作用。

一种矿用防灭火剂组合物，原料组成质量百分比为：

1.玻璃纤维类，如防火棉填充材料，纤维长度＜6mm，1.0％～3.0％

2.石灰，以脱硫石灰为宜，3.0％～6.0％

3.黄土(二类黄土，含砂量＜10％)，3.5％～6.1％

4.惰性颗粒物(粉煤灰)，3.1％～6.2％

5.黏合剂(丙烯酰胺)，0.01％～0.03％

6.保水剂(SAP-高吸水性树脂Super Absorbed Polymer，吸水率500倍)，0.01％～0.03％

7.分散剂(二氧化硅)0.002％～0.013％

8.水(矿山再生水)80％～90％。

配置工艺：

1.对固体材料过筛，细度控制在2mm以下；细度过大的材料，需破碎、筛分后再使用。

2.按物料配比，称量各材料组分。

3.向搅拌罐内注水矿用水，先将防火棉加入罐内进行搅拌至充分浸润，然后分别加入二类黄土、粉煤灰和脱硫石灰，搅拌20～30分钟；

4.再将剩余的丙烯酰胺胶、保水剂、二氧化硅等各组分材料加入搅拌器，搅拌10～30分钟，让浆料形成均匀且充分悬浮状态。

使用方法：

1.按作业规划设计的深度和密度要求，预先在煤矸石山治理作业区钻孔，钻杆为特制开孔钻杆。

2.达到设计深度的钻杆预留在治理作业区；

3.注浆专用设备或功能相近的设备通过压力软管与钻杆连接，将浆料灌注到矸石层内。注浆压力0.5～0.8MPa，流量1～2m³/h，时间：至孔口出现持续反流时为止。

4.作业时，可单管或多管同时注浆，直至全部钻杆注完。

5.视降温灭火效果确定是否补灌，达到设计要求后拔除钻杆。

发明原理：