專利名稱：一種礦用防滅火劑組合物及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山廢棄物治理和消防技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防滅火劑組合物及其制備 和使用方法。
背景技術(shù)：
煤矸石是煤炭開采與加工過程中排放的一種含碳量低、灰分高的固體廢棄物，約 占煤炭產(chǎn)量的10% 15%。煤矸石的大量排出形成矸石山，不僅占用寶貴的土地資源，破 壞自然景觀，而且還會發(fā)生自燃，嚴(yán)重污染礦區(qū)大氣環(huán)境，損害人體健康。防治煤矸石山自 燃是當(dāng)前煤炭行業(yè)一非常緊迫的任務(wù)。矸石山自燃是一種比較特殊的燃燒系統(tǒng)，可分為自燃孕育期、自燃發(fā)展期和自燃 結(jié)束期三個類型。它與一般的火災(zāi)有很大差別，如燃燒發(fā)展過程十分緩慢而隱蔽，火區(qū)的轉(zhuǎn) 移靠火焰或陰燃傳播，或者氣流傳播，易復(fù)燃等。需采用特殊的防滅火工程。預(yù)防或熄滅自燃矸石山的根本途徑是清除燃料、降溫和隔氧?，F(xiàn)有技術(shù)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.注漿法 等。其中注漿法被認(rèn)為是最有效的方法。它是在燃燒區(qū)打孔，以注漿管對深部或淺部注入 固體濃度15%的含土壤的堿性漿液，依靠水的蒸發(fā)降溫和物質(zhì)的包裹隔氧作用，達(dá)到預(yù)防 或熄滅自燃矸石的目的。注漿采用的材料通常為黃土、巖葉、矸石、粉煤灰、尾礦等，細(xì)?；蠹铀苽涑蓾{ 液后，再借助機(jī)械的力量將其壓入矸石山內(nèi)部，讓漿液滲透充填到矸石的空隙中。但是，實(shí) 際操作中難度大，滅火效果遠(yuǎn)不盡人意。主要存在以下問題1)注漿是以重力流動性滲入封堵燃燒區(qū)近處的孔洞、間隙阻斷空氣和以水分蒸發(fā) 降溫達(dá)到滅火效果。由于漿液固體含量低，顆粒物易沉漿聚集，影響注漿到位。2)注漿材料水分含量大，易產(chǎn)生大量水蒸氣，煤干餾產(chǎn)生的可燃性氣體會增加，同 時會誘發(fā)更多的煤矸石氧化。3)注漿后隨著水分的蒸發(fā)，漿液骨料難以形成連續(xù)密實(shí)的封堵層，易形成漏風(fēng)通 道，影響隔氧效果或引發(fā)煤矸石復(fù)燃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、成本低、環(huán)保、節(jié)水型的防滅火材料，能克服 現(xiàn)有滅火材料漿液固體含量低、顆粒物易沉漿聚集，煤干餾產(chǎn)生的可燃性氣體誘發(fā)更多的 煤矸石氧化及漿液骨料難以形成連續(xù)密實(shí)的封堵層，易形成漏風(fēng)通道，影響隔氧效果或引 發(fā)煤矸石復(fù)燃的等缺陷，應(yīng)用于礦山廢棄物治理工程。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的原則是以隔斷斷氧為目標(biāo)，以封堵煤矸石山體的孔洞 和間隙為手段，采用專業(yè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行噴射注漿全面封堵，起到有火滅火、無火防火，防火 滅火兼顧的作用。一種礦用防滅火劑組合物，原料組成質(zhì)量百分比為
1.玻璃纖維類，如防火棉填充材料，纖維長度< 6mm，1. 0% 3. 0%2.石灰，以脫硫石灰為宜，3.0% 6.0%3.黃土(二類黃土，含砂量< 10% )，3. 5% 6. 1%4.惰性顆粒物(粉煤灰)，3. 1 % 6. 2 %5.黏合劑(丙烯酰胺)，0· 01% 0. 03%6.保水劑(SAP-高吸水性樹脂Super Absorbed Polymer,吸水率500倍)， 0. 01% 0. 03%7.分散劑(二氧化硅)0.002% 0.013%8.水(礦山再生水)80% 90%。配置工藝1.對固體材料過篩，細(xì)度控制在2mm以下；細(xì)度過大的材料，需破碎、篩分后再使用。2.按物料配比，稱量各材料組分。3.向攪拌罐內(nèi)注水礦用水，先將防火棉加入罐內(nèi)進(jìn)行攪拌至充分浸潤，然后分別 加入二類黃土、粉煤灰和脫硫石灰，攪拌20 30分鐘；4.再將剩余的丙烯酰胺膠、保水劑、二氧化硅等各組分材料加入攪拌器，攪拌 10 30分鐘，讓漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)。使用方法1.按作業(yè)規(guī)劃設(shè)計的深度和密度要求，預(yù)先在煤矸石山治理作業(yè)區(qū)鉆孔，鉆桿為 特制開孔鉆桿。2.達(dá)到設(shè)計深度的鉆桿預(yù)留在治理作業(yè)區(qū)；3.注漿專用設(shè)備或功能相近的設(shè)備通過壓力軟管與鉆桿連接，將漿料灌注到矸石 層內(nèi)。注漿壓力0. 5 0. 8MPa，流量1 2m3/h，時間至孔口出現(xiàn)持續(xù)反流時為止。4.作業(yè)時，可單管或多管同時注漿，直至全部鉆桿注完。5.視降溫滅火效果確定是否補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計要求后拔除鉆桿。發(fā)明原理防滅火劑組合物由優(yōu)化的混合物組成，阻化性能高、成膜性能好。使用時，混合物 壓力泵注漿管后，先對注入口附近火源表面降溫，并阻斷氧擴(kuò)散，阻止繼續(xù)氧化放熱，降低 煤體內(nèi)部溫度，隨后在壓力的作用下，膠體逐瀕向周圍放射擴(kuò)散，慢慢擴(kuò)大火勢熄滅圈。由 于組合物迅速包裹煤體，煤氧化產(chǎn)生的有毒有害氣體不會逸出。漿液干后形成網(wǎng)狀、密閉、 耐高溫的無機(jī)薄膜。無機(jī)薄膜能緊鐵燃燒物體表面，使其與空氣和火源隔離，起到快速滅 火，防止復(fù)燃。對于未自燃的煤矸石，則起到預(yù)防自燃的作用。技術(shù)措施1.優(yōu)化混合漿料的組成，增強(qiáng)漿料粘性，在進(jìn)入矸石山體后，迅速包裹煤體，降低 煤的氧化活性，使煤溫迅速降低，并防止高濕度氧化增溫線的形成。2.提高漿液的濃度，硬化后，密度高，增強(qiáng)隔離作用，并可減少用水量。3.控制漿料骨料的粒度，使其有可能進(jìn)入細(xì)小的間隙內(nèi)，形成更密實(shí)的包裹層。4.使?jié){液中的固體粉料在噴施到燃燒物表面前保持懸浮狀態(tài)，不沉降，這樣既能 發(fā)揮液體的蒸發(fā)吸熱降溫作用，又能達(dá)到固體物遮蓋滅火的目的；
5.增加纖維，以使?jié){液干后形成網(wǎng)狀、密閉、耐高溫的無機(jī)薄膜。無機(jī)薄膜韌性好， 抗開裂性能強(qiáng)，包裹、封堵效果好而持久。6.增加漿液的流動性(即潤滑性)，防止混合攪拌時纖維結(jié)團(tuán)，降低混合漿液流動 過程中的通行阻力，使?jié){液迅速到達(dá)孔洞和間隙。7.采用高壓、低流量的注漿方式。封堵漿料噴射壓力大，沖擊滲透效果明顯增強(qiáng)。產(chǎn)品特點(diǎn)1.新型的防滅火劑組合物無毒、無害，使用安全，對工作環(huán)境和工人健康不會造成影響。2.配比可調(diào)。可根據(jù)煤矸石所處的類型、基本結(jié)構(gòu)和周邊地理情況進(jìn)行配置，工藝 簡單，操作方便，配比精確，勞動強(qiáng)度小，可靠性高。3.防滅火劑組合物的阻化率高，具有較好的阻化性能。4.漿料在濕狀態(tài)下易于流動，干后成固態(tài)網(wǎng)體狀，具有較強(qiáng)的防滲封堵功能。5.注漿設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)?？捎脤I(yè)注漿設(shè)備，也可用噴播設(shè)備進(jìn)行施工。6.漿料活性期調(diào)范圍大，可在1 30小時范圍內(nèi)調(diào)整。具體實(shí)施方法實(shí)施例1用于治理自燃孕育期煤矸石山的A型防滅火劑組合物，混合物配比如下1.防火棉填充材料，120份2.脫硫石灰，300份3. 二類黃土，350 份4.粉煤灰，310份5.丙烯酰胺膠，1份6.保水劑，1份7. 二氧化硅，0.3 份8.水，9000 份配置工藝1.對固體材料過篩，細(xì)度控制在2mm以下；細(xì)度過大的材料，需破碎、篩分后再使用。2.按物料配比，稱量各材料組分。3.向攪拌罐內(nèi)注水9000份礦用水，先將防火棉加入罐內(nèi)進(jìn)行攪拌至充分浸潤，然 后分別加入二類黃土、粉煤灰和脫硫石灰，攪拌20 30分鐘；4.再將剩余的丙烯酰胺膠、保水劑、二氧化硅等各組分材料加入攪拌器，攪拌 10 30分鐘，讓漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)。使用方法1.按作業(yè)規(guī)劃設(shè)計的深度和密度要求，預(yù)先在煤矸石山治理作業(yè)區(qū)鉆孔，鉆桿為 特制開孔鉆桿。2.達(dá)到設(shè)計深度的鉆桿預(yù)留在治理作業(yè)區(qū)；3.注漿專用設(shè)備或功能相近的設(shè)備通過壓力軟管與鉆桿連接，將漿料灌注到矸石 層內(nèi)。注漿壓力0. 5 0. 8MPa，流量1 2m3/h，時間至孔口出現(xiàn)持續(xù)反流時為止。
4.作業(yè)時，可單管或多管同時注漿，直至全部鉆桿注完。5.視降溫滅火效果確定是否補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計要求后拔除鉆桿。實(shí)施例2用于治理自燃發(fā)展期煤矸石山的B型防滅火劑組合物，混合物配比如下1.防火棉填充材料，150份2.脫硫石灰，330份3. 二類黃土，360 份4.粉煤灰，350份5.丙烯酰胺膠，1. 5份6.保水劑，2份7. 二氧化硅 0. 15 份8.水，7000 份配置工藝1.對固體材料過篩，細(xì)度控制在2mm以下；細(xì)度過大的材料，需破碎、篩分后再使用。2.按物料配比，稱量各材料組分。3.向攪拌罐內(nèi)注水7000份礦用水，先將防火棉加入罐內(nèi)進(jìn)行攪拌至充分浸潤，然 后分別加入二類黃土、粉煤灰和脫硫石灰，攪拌20 30分鐘；4.再將剩余的丙烯酰胺膠、保水劑、二氧化硅等各組分材料加入攪拌器，攪拌 10 30分鐘，讓漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)。使用方法1.按作業(yè)規(guī)劃設(shè)計的深度和密度要求，預(yù)先在煤矸石山治理作業(yè)區(qū)鉆孔，鉆桿為 特制開孔鉆桿。2.達(dá)到設(shè)計深度的鉆桿預(yù)留在治理作業(yè)區(qū)；3.注漿專用設(shè)備或功能相近的設(shè)備通過壓力軟管與鉆桿連接，將漿料灌注到矸石 層內(nèi)。注漿壓力0. 5 0. 8MPa，流量1 2m3/h，時間至孔口出現(xiàn)持續(xù)反流時為止。4.作業(yè)時，可單管或多管同時注漿，直至全部鉆桿注完。5.視降溫滅火效果確定是否補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計要求后拔除鉆桿。實(shí)施例3用于治理自燃結(jié)束期煤矸石山的C型防滅火劑組合物，混合物配比如下1.防火棉填充材料，180份2.脫硫石灰，350份3. 二類黃土，380 份4.粉煤灰，370份5.丙烯酰胺膠，2份6.保水劑，1.9份7. 二氧化硅，0.8 份8.水，5000 份配置工藝
1.對固體材料過篩，細(xì)度控制在2mm以下；細(xì)度過大的材料，需破碎、篩分后再使用。2.按物料配比，稱量各材料組分。3.向攪拌罐內(nèi)注水5000份礦用水，先將防火棉加入罐內(nèi)進(jìn)行攪拌至充分浸潤，然 后分別加入二類黃土、粉煤灰和脫硫石灰，攪拌20 30分鐘；4.再將剩余的丙烯酰胺膠、保水劑、二氧化硅等各組分材料加入攪拌器，攪拌 10 30分鐘，讓漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)。使用方法1.按作業(yè)規(guī)劃設(shè)計的深度和密度要求，預(yù)先在煤矸石山治理作業(yè)區(qū)鉆孔，鉆桿為 特制開孔鉆桿。2.達(dá)到設(shè)計深度的鉆桿預(yù)留在治理作業(yè)區(qū)；3.注漿專用設(shè)備或功能相近的設(shè)備通過壓力軟管與鉆桿連接，將漿料灌注到矸石 層內(nèi)。注漿壓力0. 5 0. 8MPa，流量1 2m3/h，時間至孔口出現(xiàn)持續(xù)反流時為止。4.作業(yè)時，可單管或多管同時注漿，直至全部鉆桿注完。5.視降溫滅火效果確定是否補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計要求后拔除鉆桿。
權(quán)利要求
1.一種礦用防滅火劑組合物，其特征是原料組成質(zhì)量百分比為1).玻璃纖維類物質(zhì)，1.0% 3.0%，2).石灰，3.0% 6. 0%，3).黃土，3.5% 6. 1%,4).粉煤灰，3. 6. 2%，5).黏合劑，0.01% 0. 03%，6).保水劑，0.01% 0. 03%，7).分散劑0.002% 0.013%8).水80% 90%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種礦用防滅火劑組合物，其特征是玻璃纖維物質(zhì)為防火棉填 充材料，纖維長度< 6mm ；石灰為脫硫石灰；黃土為含砂量< 10%的二類黃土 ；黏合劑為丙 烯酰胺；保水劑為吸水率500倍的高吸水性樹脂；分散劑為二氧化硅；水為礦山再生水。
3.如權(quán)利要求2所述的一種礦用防滅火劑組合物的制備方法，其特征是1).對固體材料過篩，細(xì)度控制在2mm以下；細(xì)度過大的材料，需破碎、篩分后再使用；2).按物料配比，稱量各材料組分。3).向攪拌罐內(nèi)注水礦山再生水，先將防火棉加入罐內(nèi)進(jìn)行攪拌至充分浸潤，然后分別 加入二類黃土、粉煤灰和脫硫石灰，攪拌20 30分鐘；4).再將剩余的丙烯酰胺、保水劑、二氧化硅各組分材料加入攪拌器，攪拌10 30分 鐘，讓漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)。
4.按權(quán)利要求3所述的一種礦用防滅火劑組合物的制備方法制備得到的均且呈懸浮 狀態(tài)的漿料的使用方法，其特征是1)·按作業(yè)規(guī)劃設(shè)計的深度和密度要求，預(yù)先在煤矸石山治理作業(yè)區(qū)鉆孔，鉆桿為開孔 鉆桿；2).達(dá)到設(shè)計深度的鉆桿預(yù)留在治理作業(yè)區(qū)；3).注漿專用設(shè)備或功能相近的設(shè)備通過壓力軟管與鉆桿連接，將漿料灌注到矸石層 內(nèi)；注漿壓力0. 5 0. 8MPa，流量1 2m3/h，時間至孔口出現(xiàn)持續(xù)反流時為止；4).作業(yè)時，選單管或多管注漿，直至全部鉆桿注完；5).視降溫滅火效果確定是否補(bǔ)灌，達(dá)到設(shè)計要求后拔除鉆桿。
全文摘要
本發(fā)明屬于礦山廢棄物治理和消防技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防滅火劑組合物及其制備和使用方法。防滅火劑組合物原料組成質(zhì)量百分比為玻璃纖維類物質(zhì)1.0％～6.0％，石灰3.0％～6.0％，黃土3.5％～6.0％，粉煤灰3.1％～6.2％，黏合劑0.01％～0.03％，保水劑0.01％～0.03％)，分散劑0.002％～0.013％，水80％～90％。防滅火劑組合物無毒、無害，使用安全，配比可調(diào)。阻化率高，具有較好的阻化性能。漿料在濕狀態(tài)下易于流動，干后成固態(tài)網(wǎng)體狀，具有較強(qiáng)的防滲封堵功能。注漿設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)?？捎脤I(yè)注漿設(shè)備，也可用噴播設(shè)備進(jìn)行施工。漿料活性期調(diào)范圍大，可在1～30小時范圍內(nèi)調(diào)整。
文檔編號A62D1/00GK102114316SQ201010617828
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者趙平 申請人:北京林豐源生態(tài)科技有限公司