[发明专利]一种煤矿采空区防灭火复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种煤矿采空区防灭火复合材料，由以下重量份数的原料制成：海藻酸钠2‑3份、交联剂1.2‑1.6份、膨润土2‑2.5份、粉煤灰0.5‑1份、聚乙烯醇2‑3份、阻化剂0.5‑0.6份、水100‑110份。该复合材料保水性能优异，阻化效果好，性能稳定。

技术领域

本发明涉及环保新材料技术领域，尤其是涉及一种煤矿采空区防灭火复合材料及其制备方法。

背景技术

煤炭产业在我国能源结构中的位置举足轻重，因此我们煤矿开采力度也很大，而矿井安全防护尤为重要。矿井安全事故中火灾的危害巨大，火灾也容易诱发瓦斯、煤尘爆炸事故，从而带来巨大的经济损失，还会严重威胁人民的生命安全，因此煤矿的火灾防治是至关重要。煤矿火灾的诱因以煤自燃为主，主要发生场所在采空区，当煤氧化放出的热量大于散失的热量时，就开始升温，当升温至煤自燃的临界点，而且煤层周围具有持续供氧条件，可能就会出现煤自燃的状况，因此，对于采空区煤自燃防灭火的机理一般是隔绝氧气、降温、或者是减弱煤体中的活性集团的活性。最常用的注浆技术，一般是泥浆和粉煤灰与水混合灌注到采空区的煤层表面，通过包裹煤从而隔绝空气，另外通过水分蒸发进行降温。而凝胶技术也是通过覆盖、隔绝氧气、降温、阻化等方式起到防灭火作用。

由于煤氧化速率很慢，煤层的防灭火也是一个很漫长的过程，在防灭火的过程中，防灭火可能面对防护层失水、开裂，阻化剂失效能问题，从而大大减弱防灭火的效果，因此要求煤层防灭火防护层强度高、保水性性好，性能稳定，从而才能达到煤矿采空区稳定防灭火的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种煤矿采空区防灭火复合材料，其保水性能优异，阻化效果好，对煤层具有很好的渗透性，性能稳定。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种煤矿采空区防灭火复合材料，由以下重量份数的原料制成：海藻酸钠2-3份、交联剂1.2-1.6份、膨润土2-2.5份、粉煤灰0.5-1份、聚乙烯醇2-3份、阻化剂0.5-0.6份、水100-110份。

进一步的，所述阻化剂为聚磷酸铵、硼酸锌和水滑石按重量比1：1：2混合而成。

进一步的，所述阻化剂为微胶囊阻化剂，由以下步骤制备而成：

（1）聚磷酸铵、硼酸锌、水滑石和淀粉按重量比1：1：2：2混合均匀，加水造粒，低温干燥；

（2）聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、石蜡和玻璃纤维粉按重量比1：1：2：0.3-0.5混合后，加入同等重量的水，70-80℃加热至呈液态，无明显颗粒；

（3）将步骤（2）中的混合液雾化后均匀喷洒在步骤（1）的颗粒上面，其中喷洒过程中步骤（2）混合液与步骤（1）中颗粒的重量比例为0.6-0.8：1，然后低温风干，得微胶囊阻化剂。

进一步的，所述交联剂有机金属交联剂。

进一步的，所述有机金属交联剂为有机硼锆交联剂，具体由以下步骤制备而成：

将氧氯化锆、丙三醇和水混合，水浴加热至60-70℃，调节pH为2-3，混合30min，然后缓慢滴加三乙醇胺和酒石酸，搅拌反应3h，然后加入硼砂继续搅拌3h，得产品；所述丙三醇与水质量比为1.5：1，硼、锆、三乙醇胺、酒石酸和丙三醇的摩尔比为2：1：2：1.5-2：10。

一种煤矿采空区防灭火复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）海藻酸钠、膨润土、粉煤灰、聚乙烯醇和阻化剂搅拌均匀，加水混合；

（2）添加硼酸调节pH为3.0，然后加入交联剂，搅拌均匀，得防灭火复合材料。

本发明的有益效果是：