一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料及其制備方法，按質(zhì)量百分比由以下組分組成：纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉1.0％～3.0％，石灰2.0％～6.0％，黃土3.0％～6.1％，粉煤灰3.0％～6.2％，黃原膠0.001％～0.04％，瓜爾膠0.001％～0.04％，四硼酸鈉0.001％～0.013％，余量的水。其制備方法包括：按上述組分配比稱取各原料；向攪拌器內(nèi)加入水和粒度200mm以下的防火棉并攪拌直至防火棉充分浸潤(rùn)；然后加入粒度200mm以下的石灰、黃土和粉煤灰并攪拌10～15分鐘；再加入黃原膠、瓜爾膠和四硼酸鈉并攪拌40～50分鐘即可。本發(fā)明專利技術(shù)不僅解決了現(xiàn)有滅火材料漿液的技術(shù)問(wèn)題，而且天然環(huán)保、高效節(jié)水。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及煤礦或煤矸石山的防火滅火
，尤其涉及一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
在我國(guó)，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度為嚴(yán)重或較嚴(yán)重的煤礦占大中型煤礦總數(shù)的72.86％，自然發(fā)火災(zāi)害較嚴(yán)重的西北、東北、華東等地區(qū)每年由于煤自然發(fā)火而損失的煤炭資源達(dá)到2億噸左右。在煤炭開(kāi)采、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中均有可能發(fā)生煤自燃災(zāi)害，尤其是在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，煤自燃不僅會(huì)損失大量的煤炭資源，而且容易誘發(fā)瓦斯爆炸事故，這會(huì)嚴(yán)重危及井下人員的生命安全。因此防治煤礦自燃是當(dāng)前煤炭行業(yè)的緊迫任務(wù)之一。煤矸石是煤炭開(kāi)采與加工過(guò)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％。煤矸石的大量排放會(huì)堆積成煤矸石山，這不僅會(huì)占用寶貴的土地資源，破壞自然景觀，而且會(huì)發(fā)生自燃，嚴(yán)重污染礦區(qū)大氣環(huán)境，損害人體健康，因此防治煤矸石山自燃也是當(dāng)前煤炭行業(yè)的緊迫任務(wù)之一。煤礦自燃和煤矸石山自燃都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(gè)類型。與一般的火災(zāi)相比，煤礦自燃和煤矸石山自燃具有燃燒發(fā)展過(guò)程緩慢而隱蔽、火區(qū)的轉(zhuǎn)移靠火焰、陰燃或氣流傳播、容易復(fù)燃等特點(diǎn)，因此需要采用特殊的防火滅火工程。目前，預(yù)防(或熄滅)煤礦或煤矸石山自燃的方法主要有消除可燃物法、挖除火源法、泡沫法、覆土法、注水法、注漿法等，其中使用最為廣泛的是注漿法。在現(xiàn)有技術(shù)中，注漿法主要是在煤礦或煤矸石山的燃燒區(qū)打孔，然后借助機(jī)械的力量將固體含量為15％的滅火材料漿液(該滅火材料漿液是由黃土、巖葉、矸石、尾礦、粉煤灰等材料經(jīng)細(xì)粒化處理后加水制備而成的)通過(guò)注漿管注入到燃燒區(qū)的內(nèi)部，使滅火材料漿液滲透充填到煤礦或煤矸石的空隙中，從而依靠水分的蒸發(fā)降溫和滅火材料漿液中固體物質(zhì)的包裹隔氧作用，可以達(dá)到有效預(yù)防(或熄滅)煤礦或煤矸石山自燃的目的。但是，現(xiàn)有的注漿法至少存在以下問(wèn)題：①滅火材料漿液是利用重力流動(dòng)性滲入封堵燃燒區(qū)的孔洞和間隙來(lái)阻斷空氣并結(jié)合水分的蒸發(fā)降溫來(lái)達(dá)到滅火效果，但是由于現(xiàn)有滅火材料漿液中的固體含量較低，其中的固體顆粒物易沉漿聚集，這會(huì)影響注漿到位；②現(xiàn)有滅火材料漿液中的水分含量大，易產(chǎn)生大量水蒸氣，煤干餾產(chǎn)生的可燃性氣體會(huì)增加，這容易誘發(fā)更多的煤氧化，促進(jìn)自燃；③注漿后隨著滅火材料漿液中的水分蒸發(fā)，現(xiàn)有滅火材料漿液中的固體顆粒物難以形成連續(xù)密實(shí)的封堵層，容易形成漏風(fēng)通道，這會(huì)影響隔氧效果，甚至導(dǎo)致煤礦或煤矸石復(fù)燃。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料及其制備方法，不僅解決了現(xiàn)有滅火材料漿液的固體含量低、固體顆粒物易沉漿聚集，水分含量大、易產(chǎn)生大量水蒸氣從而誘發(fā)更多的煤氧化，以及水分蒸發(fā)后固體顆粒物難以形成連續(xù)密實(shí)的封堵層、易形成漏風(fēng)通道影響隔氧效果等技術(shù)問(wèn)題，而且天然環(huán)保、高效節(jié)水，十分適用于煤礦及煤矸石山的環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)等工程。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料，按質(zhì)量百分比，由以下組分組成：纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉，1.0％～3.0％；石灰，2.0％～6.0％；黃土，3.0％～6.1％；粉煤灰，3.0％～6.2％；黃原膠，0.001％～0.04％；瓜爾膠，0.001％～0.04％；四硼酸鈉，0.001％～0.013％；水，余量。優(yōu)選地，所述的防火棉、石灰、黃土和粉煤灰的粒度均在200mm以下。一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：步驟A、按照權(quán)利要求1中所述的防火滅火復(fù)合材料的組分配比，分別稱取粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土、粒度為200mm以下的粉煤灰、黃原膠、瓜爾膠、四硼酸鈉和水；步驟B、向攪拌器內(nèi)加入所述的水，再加入所述的粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉并攪拌，直至所述防火棉充分浸潤(rùn)；然后向攪拌器內(nèi)加入所述的粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土及粒度為200mm以下的粉煤灰，并攪拌10～15分鐘；步驟C，向步驟B處理后的攪拌器內(nèi)加入所述的黃原膠、瓜爾膠和四硼酸鈉，并攪拌40～50分鐘，使攪拌器內(nèi)的混合漿料形成均勻且充分懸浮狀態(tài)，從而即制得所述的煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料。優(yōu)選地，還包括：分別對(duì)纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、石灰、黃土或粉煤灰進(jìn)行粉碎和篩分，從而得到粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土或粒度為200mm以下的粉煤灰。由上述本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)所提供的煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料主要以隔水?dāng)嘌鯙槟繕?biāo)，以封堵煤礦或煤矸石的縫隙為手段，當(dāng)借助機(jī)械的力量將本專利技術(shù)的防火滅火復(fù)合材料注入到煤礦或煤矸石的內(nèi)部后，本專利技術(shù)的防火滅火復(fù)合材料能夠滲透充填到煤礦或煤矸石的孔洞和間隙中，并對(duì)煤礦及煤矸石山體的孔洞和間隙進(jìn)行全面封堵，從而降低了煤礦或煤矸石的縫隙中的空氣進(jìn)入量，控制了燃燒的氧氣供給，并且減少了雨水入滲量，消除了氧化增熱的誘發(fā)因素，因此本專利技術(shù)所提供的防火滅火復(fù)合材料能夠起到有火滅火、無(wú)火防火，防火滅火的作用。具體實(shí)施方式下面對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。下面對(duì)本專利技術(shù)的煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料，按質(zhì)量百分比，該防火滅火復(fù)合材料由纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉1.0％～3.0％、石灰2.0％～6.0％、黃土3.0％～6.1％、粉煤灰3.0％～6.2％、黃原膠0.001％～0.04％、瓜爾膠0.001％～0.04％、四硼酸鈉0.001％～0.013％和余量的水組成。其中，所述的防火棉、石灰、黃土和粉煤灰的粒度均在200mm以下。所述的石灰最好采用現(xiàn)有技術(shù)中的脫硫石灰；所述的黃土最好采用現(xiàn)有技術(shù)中的二類黃土；所述的水最好采用現(xiàn)有技術(shù)中的礦山再生水。具體地，該防火滅火復(fù)合材料的制備方法可以包括以下步驟：步驟A、按照纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉為1.0％～3.0％、石灰為3.0％～6.0％、黃土為3.5％～6.1％、粉煤灰為3.1％～6.2％、黃原膠為0.01％～0.03％、瓜爾膠為0.01％～0.03％、四硼酸鈉為0.002％～0.013％、余量為水的質(zhì)量百分比，分別稱取粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土、粒度為200mm以下的粉煤灰、黃原膠、瓜爾膠、四硼酸鈉和水。在實(shí)際應(yīng)用中，可以分別對(duì)纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、石灰、黃土或粉煤灰進(jìn)行粉碎和篩分，從而得到粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土或粒度為200mm以下的粉煤灰。步驟B、向攪拌器內(nèi)加入所述的水，再加入所述的粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉并攪拌，直至所述防火棉充分浸潤(rùn)；然后向攪拌器內(nèi)加入所述的粒度為200本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比，由以下組分組成：纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉，1.0％～3.0％；石灰，2.0％～6.0％；黃土，3.0％～6.1％；粉煤灰，3.0％～6.2％；黃原膠，0.001％～0.04％；瓜爾膠，0.001％～0.04％；四硼酸鈉，0.001％～0.013％；水，余量。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比，由以下組分組成：纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉，1.0％～3.0％；石灰，2.0％～6.0％；黃土，3.0％～6.1％；粉煤灰，3.0％～6.2％；黃原膠，0.001％～0.04％；瓜爾膠，0.001％～0.04％；四硼酸鈉，0.001％～0.013％；水，余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料，其特征在于，所述的防火棉、石灰、黃土和粉煤灰的粒度均在200mm以下。3.一種煤礦或煤矸石山用防火滅火復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟A、按照權(quán)利要求1中所述的防火滅火復(fù)合材料的組分配比，分別稱取粒度為200mm以下且纖維長(zhǎng)度小于6mm的防火棉、粒度為200mm以下的石灰、粒度為200mm以下的黃土、粒度為200mm以下的粉煤灰、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅彤彤，劉凱，姜長(zhǎng)輝，孫立田，陳雁南，吳萌，原帥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京礦冶研究總院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11