[发明专利]一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料及其制备方法，以水作为溶剂，构成复合水基泡沫材料的各组分以及各组分所占总的重量百分比浓度为：发泡剂0.25%～0.45%、尿素复配磷酸酯类0.32%～0.72%、氯化钙0.23%～0.63%、碳酸氢钠0.51%～0.96%、改性黏土12.1%～16.5%、胶凝剂0.15%～0.35%、补水至100%。本发明提供的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，具有起泡速度快、发泡倍数高、堆积覆盖性好、渗透性强、热稳定性好、作用周期长、操作简便、成本低廉、绿色环保等特点，能长时间堆积覆盖包裹煤体，起到快速有效降温并移除煤层高温区热量的作用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于防治煤火灾复合水基泡沫材料的技术领域，具体涉及一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料及其制备方法。

背景技术

煤火灾是煤炭开采和储存过程的重大灾害之一。煤火灾不但能引起瓦斯爆炸，造成人员伤亡和设备损毁，而且还会造成大量的煤炭资源浪费，并释放出大量的有毒有害气体，严重污染大气环境，威胁人民生命健康。其中，煤火灾的发生大体可归结为两类，一类是由人在从事与煤有关的生产过程中所引发的煤火灾；另一类是由煤本身在氧气的作用下自发氧化发火引起的煤火灾。人为因素造成的煤火灾，可以通过加强对人的学习教育、强化培训和制定规章制度降低煤火灾的发生率；煤自燃引发的火灾占据主导地位，从全世界范围来看，我国低等级煤种较多，自燃发火的矿井数量多且范围广，由煤自燃所引起的火灾竟高达90%以上，由于其发火周期长、隐蔽不易察觉、检测困难等特点，在很大程度上加大了防治煤火灾的难度。因此，采取必要且有效的措施防治煤火灾刻不容缓，并具有十分重要的意义。

防治由煤自燃引起的煤火灾通常采用预防性灌浆技术、注氮气技术、注阻化剂或高分子胶体技术或使用其他防灭火技术。其中，预防性灌浆技术是防治煤自燃火灾的一项较为传统有效且稳定可靠的措施，在我国大多数煤矿中得到普遍应用；但该技术泥浆脱水量大、附壁性差、施工强度和施工量大。注氮气技术是指将氮气注入煤体中，使得氧气的浓度低于煤自燃的临界氧浓度，从而防治煤氧化自燃；但气体易流失、灭火后易复燃、对人体有窒息性。注阻化剂技术是指将阻化剂注入煤体，惰化煤体表面活性结构，吸热降温以达到阻止煤氧化的目的；但不易均匀分散在煤体表面，喷洒难度大且对设备具有腐蚀性，影响人的健康。高分子胶体在长时间干燥后易开裂吸氧、耐热稳定性差、成本较高。其他防灭火技术，如无机盐类防复合水基泡沫材料、有机化学类防复合水基泡沫材料，虽然对防治煤氧化自燃火灾有一定的积极作用，但由于作用期较短、使用操作复杂、成本高、自身火灾危险性、对人身有伤害和对环境有污染等。鉴于以上现有灭火技术的局限性，不能很好的满足实际生产和生活的需要，所以，急需寻找一种高效、快速、环保、低成本和操作简便的防治煤火灾的灭火材料成为了亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的是针对现有防治煤火灾灭火技术中灭火材料的问题，本发明提供一种高效、快速、环保、低成本和操作简便的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，解决现有技术中灭火效率低、环境污染、成本高和操作复杂等问题。

本发明提供一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料，以水作为溶剂，构成复合水基泡沫材料的各组分以及各组分所占总的重量百分比浓度为：发泡剂0.25%～0.45%、尿素复配磷酸酯类0.32%～0.72%、氯化钙0.23%～0.63%、碳酸氢钠0.51%～0.96%、改性黏土12.1%～16.5%、胶凝剂0.15%～0.35%、补水至100%。

其中，本复合水基泡沫材料组分中所述的发泡剂是表面活性剂和渗透剂复配而成，具体为月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基硫酸钠、烷基葡糖苷中的一种或多种与十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠中的一种或两种复配而成的混合物。

本复合水基泡沫材料组分中所述的尿素复配磷酸酯类为尿素复配磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三酯中的一种或多种的混合物。

本复合水基泡沫材料组分中所述的改性黏土为蒙脱石、膨润土、高岭土中的一种或多种的混合物。