一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料及其使用方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，包括以下組分：以下份數(shù)均為重量份數(shù)，60～80份的粉煤灰、0.5～1份的絮凝劑、0.5～2份的膠體穩(wěn)定劑。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)了一種上述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料的使用方法，包括以下步驟：A、將粉煤灰、絮凝劑和膠體穩(wěn)定劑放入容器內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁玫皆匣旌衔铮籅、在原料混合物中加水，形成充填膠體；C、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域；D、通過(guò)注漿泵將緩沖材料與水的混合物注入充填區(qū)域，緩沖材料在步驟C注入的充填膠體的下方形成緩沖層；E、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域的剩余區(qū)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了充填膠體的耐用性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及煤礦井下防火安全
，尤其是一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料及其使用方法。
技術(shù)介紹
我國(guó)煤炭資源豐富，煤是我國(guó)的最主要能源，在目前的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，在我國(guó)生產(chǎn)和消費(fèi)的一次能源中，煤炭約占70％。在國(guó)家《能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要(2004～2020年)》中已經(jīng)確定，我國(guó)將“堅(jiān)持以煤炭為主體、電力為中心、油氣和新能源全面發(fā)展的能源戰(zhàn)略”，顯然，煤炭工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展是關(guān)系到國(guó)家能源安全的重大問(wèn)題。目前制約我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要問(wèn)題就是煤礦安全，其中煤礦火災(zāi)是煤礦的主要災(zāi)害之一。厚煤層在我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量中占有較大比例，占45％左右，開(kāi)采厚煤層特別是松軟厚煤層時(shí)，巷道掘進(jìn)期間由于頂板煤層破碎造成冒頂，出現(xiàn)頂空現(xiàn)象，形成較大的漏風(fēng)通道，從而引發(fā)煤層巷道火災(zāi)。松軟厚煤層巷道火災(zāi)在很多礦區(qū)非常嚴(yán)重。這些巷道火災(zāi)一方面威脅著井下作業(yè)人員的人身安全，形成嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)嚴(yán)重影響著工作面的正常推進(jìn)，進(jìn)而影響礦井產(chǎn)量和礦井的效益。不斷發(fā)生的煤層自燃火災(zāi)給國(guó)內(nèi)外礦井帶來(lái)了巨大損失，不但會(huì)打亂正常的生產(chǎn)秩序，且可能造成人員的傷亡，其危害相當(dāng)大。松軟厚煤層容易發(fā)生巷道火災(zāi)的原因是巷道掘進(jìn)期間由于頂板煤層破碎造成冒頂，出現(xiàn)頂空現(xiàn)象，形成較大的漏風(fēng)通道，從而引發(fā)煤層巷道火災(zāi)。因此，要消除松軟厚煤層的巷道火災(zāi)，需要研發(fā)出一種具有保水功能的有效充填膠體材料及其充填方法，將掘進(jìn)期間產(chǎn)生的巷道冒空區(qū)域技術(shù)充填，從根本上避免煤巷頂部產(chǎn)生漏風(fēng)通道。中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)CN1915460A公開(kāi)了一種煤層火災(zāi)粉煤灰復(fù)合膠體防滅火材料，具有較好的柔性回復(fù)力和抗潮性。但是，這種復(fù)合材料的耐用性較差，在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)干裂、變形等問(wèn)題，需要重新充填。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料及其使用方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了充填膠體的耐用性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)所采取的技術(shù)方案如下。一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，包括以下組分：以下份數(shù)均為重量份數(shù)，60～80份的粉煤灰、0.5～1份的絮凝劑、0.5～2份的膠體穩(wěn)定劑。作為優(yōu)選，粉煤灰的粒度為50～100μm。作為優(yōu)選，絮凝劑包括以下組分：65～70wt％的聚丙烯酰胺、3.5～5wt％的2-氨基-5-溴噻唑-4-甲酸乙酯、1.5～2wt％的(S)-3-羥基丁酸甲酯、3～4wt％的4-丙氧基苯酚、5～8wt％的3-乙酰胺基苯乙酮、余量為雙(五甲基環(huán)戊烯)二氯化鈦。作為優(yōu)選，膠體穩(wěn)定劑包括以下組分：35～45wt％的脫水山梨醇酯、5.5～9wt％的4-氰基苯甲醛、7～15wt％的4-氨基-N-甲基苯甲酰胺、2.5～4wt％的十八烷基芐基氯化銨、5～10wt％的碳酸鈉、1.5～2wt％的十四烷基苯、余量為十二烷二酸二甲酯。一種上述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料的使用方法，包括以下步驟：A、將粉煤灰、絮凝劑和膠體穩(wěn)定劑放入容器內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁玫皆匣旌衔铮籅、在原料混合物中加水，形成充填膠體，原料混合物與水的重量比為1.5∶1～1.6∶1；C、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域，充填量占充填區(qū)域體積的30％～40％；D、通過(guò)注漿泵將緩沖材料與水的混合物注入充填區(qū)域，緩沖材料在步驟C注入的充填膠體的下方形成緩沖層，緩沖層占充填區(qū)域體積的10％～15％，緩沖材料與水的重量比為2∶1～3∶1；緩沖材料包括以下組分：45～60wt％的乙烯三乙氧基硅烷、5～10wt％的4-甲氧基苯甲酰胺、3～7wt％的1，2-二乙酰苯、13～17wt％的海藻酸鈉、2～4wt％的1，6-己二硫醇、余量為硫酸鋁；E、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域的剩余區(qū)域。作為優(yōu)選，步驟C中，充填膠體的溫度控制在35℃～40℃，充填壓力控制在1.5bar～1.7bar。作為優(yōu)選，步驟D中，緩沖材料的溫度控制在55℃～60℃，充填壓力控制在2.5bar～3bar。作為優(yōu)選，步驟E中，充填膠體的溫度控制在40℃～45℃，充填壓力控制在2bar～2.2bar。采用上述技術(shù)方案所帶來(lái)的有益效果在于：本專(zhuān)利技術(shù)提供的充填膠體材料具有良好的保水性、流動(dòng)性，在較為潮濕的環(huán)境可以主動(dòng)吸收外部環(huán)境中的水分，從而保持充填材料的含水量，從而提高防滅火效果。當(dāng)充填膠體內(nèi)的含水量降低時(shí)，還可以主動(dòng)向膠體內(nèi)注水，從而保持充填材料的含水性。本專(zhuān)利技術(shù)提供的充填膠體具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可以在反復(fù)失水吸水的過(guò)程中保持性質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定。充填的過(guò)程分成三個(gè)部分，通過(guò)填充緩沖層，可以提高充填膠體對(duì)于填充區(qū)域的密封效果。具體實(shí)施方式一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，包括以下組分：以下份數(shù)均為重量份數(shù)，61.5份的粉煤灰、0.75份的絮凝劑、0.875份的膠體穩(wěn)定劑。其中，粉煤灰的粒度為50～100μm。絮凝劑包括以下組分：66wt％的聚丙烯酰胺、4.2wt％的2-氨基-5-溴噻唑-4-甲酸乙酯、1.6wt％的(S)-3-羥基丁酸甲酯、3.3wt％的4-丙氧基苯酚、6.8wt％的3-乙酰胺基苯乙酮、余量為雙(五甲基環(huán)戊烯)二氯化鈦。膠體穩(wěn)定劑包括以下組分：41wt％的脫水山梨醇酯、8wt％的4-氰基苯甲醛、11.5wt％的4-氨基-N-甲基苯甲酰胺、3.7wt％的十八烷基芐基氯化銨、8wt％的碳酸鈉、1.9wt％的十四烷基苯、余量為十二烷二酸二甲酯。一種上述具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料的使用方法，包括以下步驟：A、將粉煤灰、絮凝劑和膠體穩(wěn)定劑放入容器內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁玫皆匣旌衔铮籅、在原料混合物中加水，形成充填膠體，原料混合物與水的重量比為1.57∶1；C、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域，充填量占充填區(qū)域體積的33％～34％；D、通過(guò)注漿泵將緩沖材料與水的混合物注入充填區(qū)域，緩沖材料在步驟C注入的充填膠體的下方形成緩沖層，緩沖層占充填區(qū)域體積的11％～13％，緩沖材料與水的重量比為2.6∶1；緩沖材料包括以下組分：56wt％的乙烯三乙氧基硅烷、8wt％的4-甲氧基苯甲酰胺、4.5wt％的1，2-二乙酰苯、15wt％的海藻酸鈉、3.5wt％的1，6-己二硫醇、余量為硫酸鋁；E、通過(guò)注漿泵將充填膠體注入充填區(qū)域的剩余區(qū)域。經(jīng)過(guò)專(zhuān)利技術(shù)人的深入研究，在步驟A中制得的混合物中再加入1.5wt％的4-硝基水楊酸和2wt％的2’-(三氟甲基)苯丙酮，可以提高充填膠體與外部的絡(luò)合能力和充填膠體吸水后的穩(wěn)定性。在填充緩沖材料后，向緩沖層充入氮?dú)猓诰彌_層內(nèi)形成均勻的氣泡分布，可以提高整個(gè)充填區(qū)域的彈性形變能力。本專(zhuān)利技術(shù)可以將充填膠體的使用壽命由現(xiàn)有技術(shù)普遍的1～2年延長(zhǎng)至3～5年。大大降低了填充巷道冒空區(qū)域的費(fèi)用。上述描述僅作為本專(zhuān)利技術(shù)可實(shí)施的技術(shù)方案提出，不作為對(duì)其技術(shù)方案本身的單一限制條件。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，其特征在于包括以下組分：以下份數(shù)均為重量份數(shù)，60～80份的粉煤灰、0.5～1份的絮凝劑、0.5～2份的膠體穩(wěn)定劑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，其特征在于包括以下組分：以下份數(shù)均為重量份數(shù)，60～80份的粉煤灰、0.5～1份的絮凝劑、0.5～2份的膠體穩(wěn)定劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，其特征在于：粉煤灰的粒度為50～100μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，其特征在于：絮凝劑包括以下組分：65～70wt％的聚丙烯酰胺、3.5～5wt％的2-氨基-5-溴噻唑-4-甲酸乙酯、1.5～2wt％的(S)-3-羥基丁酸甲酯、3～4wt％的4-丙氧基苯酚、5～8wt％的3-乙酰胺基苯乙酮、余量為雙(五甲基環(huán)戊烯)二氯化鈦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料，其特征在于：膠體穩(wěn)定劑包括以下組分：35～45wt％的脫水山梨醇酯、5.5～9wt％的4-氰基苯甲醛、7～15wt％的4-氨基-N-甲基苯甲酰胺、2.5～4wt％的十八烷基芐基氯化銨、5～10wt％的碳酸鈉、1.5～2wt％的十四烷基苯、余量為十二烷二酸二甲酯。5.一種權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的具備復(fù)吸功能的煤巷充填膠體材料的使用方法，其特征在于包括以下步驟：A、將粉煤灰、絮凝劑和膠體穩(wěn)定劑放入容器內(nèi)充分?jǐn)嚢瑁玫皆匣旌衔铮籅、在原料混合...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王玉懷，孫春峰，高明，孫英娟，任建軍，索航，余博，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華北科技學(xué)院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11