[发明专利]可喷射泡沫岩粉组合物及其使用方法

说明书

本发明提供了一种泡沫岩粉组合物和使用所述泡沫岩粉组合物的方法。所述泡沫岩粉组合物含有水性泡沫，所述水性泡沫包含发泡剂、泡沫稳定剂、水和岩粉。将泡沫岩粉组合物喷射到煤矿表面，以防止发生火灾时煤尘爆炸。

技术领域

本发明涉及一种泡沫岩粉组合物，包含水性泡沫、泡沫稳定剂、水和岩粉。将泡沫岩粉组合物喷射到煤矿表面，以防止发生火灾时煤尘爆炸。

背景技术

数十年来，在地下煤矿中已经使用了具有细磨石灰石粉的干粉除尘来防止和抑制因采矿期间所产生的煤尘和甲烷气体起火而引起的火灾。

在对矿井表面进行除尘时，非常期望使粉尘附着到矿井表面，并防止火沿着未开采煤的裸露表面蔓延。如果矿井内煤尘和气体着火，爆炸和火焰产生的冲击波将导致松散粘附的粉尘从矿井表面落下。这会产生石灰石悬浮液，通过石灰石颗粒与燃烧的煤尘之间的吸热反应抑制火焰的蔓延并阻止火灾。

在传统的石粉除尘中，石灰石粉末被应用到矿井的墙壁和天花板的表面。这种除尘过程通常是多尘且浪费的。由于在石粉除尘应用期间在矿井空气中产生的可吸入粉尘量过多，因此在执行石粉除尘程序时，必须将除尘应用区域中的工作人员疏散。此外，大部分粉尘通常不会附着到矿井的墙壁或天花板表面，而是落到地面上。在典型的煤矿中，这种粉末在人流量大和湿度高的情况下迅速变得潮湿并失去活性。此后必须在短时间内重复除尘过程。这种重复的除尘操作不仅会不断地中断通常的煤矿操作，而且还会增加人力和物力成本。

在业内还已知使用湿岩粉或粉尘浆代替干粉末，并且可以消除下游气道中飞扬的粉尘。湿粉尘也可通过喷射而粘附到墙壁、天花板和肋表面。然而，在湿粉尘干燥后，干燥的浆料通常在处理过的矿井表面上形成硬化的饼层。这通常被称为粉尘的“结块”。石灰石粉末一旦结块，就不再容易从处理过的表面上分散，并且因此失去了它们的防爆功能。

在美国，要求岩粉满足30CFR§75.2规定的管控地下开采的法规。法规还规定，矿井的所有裸露表面均应覆盖岩粉，并且至少80％的粉尘组合物(包括煤尘本身)是不可燃的。该法规对煤矿经营者遵守法规要求提出了巨大的挑战。

如此，需要一种改进的石粉除尘方法，该方法不受干法除尘和湿法除尘的缺点的影响，在容易分散的粉尘颗粒的表面上提供涂层，并满足法规规定的所需粉尘水平。

已经尝试使用充气岩粉或泡沫岩粉的涂层。美国专利US6,726,849描述了石灰石粉与包含泡沫剂和水的预生成泡沫的组合。美国专利US9,456,718公开了一种对水和包含岩粉和干粉泡沫剂的干粉混合物进行充气的方法。美国专利公开US2012/0111583公开了一种通过对表面活性剂处理的石粉和泡沫剂进行充气的石粉除尘。美国专利US8,883,868公开了一种用于矿井表面的形成空隙的岩粉和聚合物组合物。美国专利公开US2014/0265523描述了岩粉和泡沫剂的充气混合物的使用。美国专利US9,228,435提供了一种将泡沫流和粉尘流混合以形成泡沫粉尘的方法。但是，这些尝试都没有解决防止结块或粉尘再分散性的问题。

煤矿杂志《煤炭时代》(The Coal Age)2014年的一篇文章评论了使用泡沫进行矿井除尘的众多次未成功的尝试。结论是，在过去的几十年中，使用泡沫基岩粉的探索未能提供有效的解决方案。文章进一步解释了泡沫岩粉在矿井中的干燥情况。一旦硬化，泡沫岩粉将不会被冲刷掉。监督煤矿安全的政府机构目前已确定，在发生爆炸时，当前的泡沫技术并不能像干岩粉一样提供有效的惰化能力。