[发明专利]一种防灭火胶体材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及防灭火安全技术领域，具体而言，涉及一种防灭火胶体材料及其制备方法与应用。

背景技术

化学上，凡是能减小化学反应速度的物质皆称为阻化剂。阻化剂防灭火原理是将一种或几种物质的溶液或乳浊液(阻化剂)灌注到采空区煤壁或煤柱裂缝等易于自燃的地点，阻化剂附于煤的表面，隔绝氧气、阻止煤的氧化，延长煤炭发火期或防止煤炭发火。

国外先后研究了氯化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙、水玻璃凝胶等无机阻化剂和酚醛树脂、环氧树脂、表面活性剂等有机阻化剂。国内现阶段防灭火阻化剂的种类有无机盐吸水液、氢氧化钙阻化剂、硅凝胶、高惰泡沫、喷注石膏浆、表面活性剂、高聚物乳液、粉末状防热剂等。采空区凝胶防灭火阻化剂一般应用铵盐(如碳酸氢铵、氯化铵等)做促凝剂，产生的氨气污染了井下的工作环境，危害了矿工的身体健康，并且由于基料和促凝剂的用量较大，从而增加了工人的劳动量和成本的投入。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种能够快速形成均匀无结团的防灭火胶体材料，具有灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保的特点，能够有效提高材料的有效利用率，该材料无不良化学反应发生，对环境和人没有危害，减少了氨气的产生，而且钙盐对高硫矿的自燃发火有着较好的阻化效果，相应的本发明还提供了所述胶体材料的制备方法和用途。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明涉及一种防灭火胶体材料，按质量份数计，所述防灭火胶体材料由以下原料制成：

硅酸钠4～8份、钙盐4～8份、促凝剂2～6份以及水80～88份。

本发明所提供的防灭火胶体材料的主要原料之一是水玻璃和钙盐，在其中添加了钙盐，客观上降低了促凝剂的用量，也就减少了氨气的产生，而且钙盐对高硫矿的自燃发火有着较好的阻化效果，改变了原先凝胶阻化剂单一的防灭火阻化原理，从而大大提高了防灭火阻化效率、降低了原料的用量，减少了工人的劳动强度和原料成本的投入。

本发明还涉及如上所述的防灭火胶体材料的制备方法，包括：将各成分混匀。

该方法操作简单，易于施行。具体的使用方法为将各成分搅拌形成凝胶，采用灌注或喷洒的形式用于煤层自燃的防治。

申请人进行的实验显示，本发明的胶体材料在使用过程中能在2～3分钟内即可形成均匀无接团的凝胶，灭火、降温效果明显，便于施工，安全环保，显著提高了材料的有效利用率。

根据本发明的一方面，本发明还涉及如上所述的防灭火胶体材料在防治煤层自燃或熄灭已发火的煤层中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

①石灰石加入水后不能吸收水分，而水玻璃加碳酸氢铵形成胶体可吸收90％以上的水分；

②对高硫矿来说水玻璃的阻化防灭火效果没有石灰石好，长时间后，水玻璃胶体易老化，失去作用，而石灰石会长期存在，起到防灭火作用；

③石灰石与水玻璃和碳酸氢铵均不发生任何化学反应，不影响各自的阻化效果；

④石灰石和水玻璃混合后可以增强胶体的强度，使阻化效果更好；

⑤凝胶阻化剂是高含水材料，注入煤体后，使煤体含水量显著升高，起到降温阻燃作用；

⑥两种原料无毒、无害，不会污染环境，来源广泛、价格低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的防火应用工艺示意流程图；

图2为本发明实施例的灭火应用工艺示意流程图；

图3为回风巷温度变化曲线；三角形符号代表温度开始下降的拐点，圆形符号代表温度稳定时的拐点；

图4为上隅角温度变化曲线；三角形符号代表温度开始下降的拐点，圆形符号代表温度稳定时的拐点；

图5为回风巷一氧化碳浓度变化曲线；三角形符号代表一氧化碳开始下降的拐点，圆形符号代表一氧化碳稳定时的拐点；

图6为上隅角一氧化碳浓度变化曲线；三角形符号代表一氧化碳开始下降的拐点，圆形符号代表一氧化碳稳定时的拐点。

具体实施方式

本发明涉及一种防灭火胶体材料，按质量份数计，所述防灭火胶体材料由以下原料制成：

硅酸钠4～8份、钙盐4～8份、促凝剂2～6份以及水80～88份。