一種向煤礦井下采空區(qū)注高水發(fā)泡材料防滅火的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井區(qū)防滅火技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種向煤礦井下采空區(qū)注高水發(fā)泡材料防滅火的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)重點(diǎn)煤礦區(qū)中，有56%以上的礦井都存在煤自然發(fā)火的危險(xiǎn)，且因煤炭自燃導(dǎo)致的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%以上。近年來(lái)，由于綜采放頂煤技術(shù)的大力的推廣和應(yīng)用，使得煤礦生產(chǎn)效率大幅度提高，但該技術(shù)存在冒落高度大、采空區(qū)遺留殘煤多、漏風(fēng)嚴(yán)重等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致礦井煤炭頻繁發(fā)生自燃火災(zāi)，這已成為制約礦井安全生產(chǎn)的主要因素之一。在煤自燃防治方面，泡沫材料具有覆蓋空間大、隔氧效果好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，向煤礦井下采空區(qū)注入泡沫材料防滅火的技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]公開(kāi)號(hào)為CN103964766的專利公開(kāi)了防治煤炭自燃的粉煤灰-水泥泡沫材料及其制備方法，該材料由發(fā)泡劑、增稠劑、速凝劑以及無(wú)機(jī)填料組成，然后將以上組分按照一定配比攪拌成混合漿液注入到火區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)滅火目的；公開(kāi)號(hào)為CN1417451的專利公開(kāi)了防治煤炭自燃的三相泡沫發(fā)生裝置，該裝置基于文丘里管射流原理產(chǎn)生含有漿體、水和氮?dú)獾娜嗷旌吓菽瓭{液來(lái)實(shí)現(xiàn)滅火目的。上述現(xiàn)有技術(shù)的共同點(diǎn)是:通過(guò)制取混合泡沫漿液隔絕氧氣來(lái)達(dá)到滅火的目的，但是混合泡沫漿液攜帶的水分少，從而不能快速地對(duì)火區(qū)大范圍降溫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種向煤礦井下采空區(qū)注高水發(fā)泡材料防滅火的方法，該方法可提高發(fā)泡漿體的含水率和降溫效果，從而解決井下采空區(qū)特別是易自燃放頂煤開(kāi)采厚煤層采空區(qū)煤炭自燃防治問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種向煤礦井下采空區(qū)注高水發(fā)泡材料防滅火的方法，步驟如下:
[0006](I)將高吸水材料A液和高吸水材料B液混合并攪拌成高水材料漿體；
[0007](2)向發(fā)泡裝置內(nèi)通入空氣，同時(shí)將發(fā)泡劑注入到發(fā)泡裝置內(nèi)；
[0008](3)待注射噴頭噴出的泡沫形狀均勻后向發(fā)泡裝置內(nèi)注入高水材料漿體；
[0009](4)將注射噴頭流出的高水發(fā)泡材料注入到采空區(qū)當(dāng)中直到將火區(qū)完全密封；
[0010]所述的高吸水材料A液由以下重量份的組分制成:發(fā)泡劑10?20、增稠劑10?20、速凝劑I?3、無(wú)機(jī)填料40?60和水40?60 ;
[0011]所述的高吸水材料B液由以下重量份的組分制成:聚丙烯酰胺20?40、羧甲基纖維素10?20、丙烯酸鹽10?20、鋁粉I?3、膨潤(rùn)土 7?9和水20?30 ;
[0012]所述步驟(2)中發(fā)泡裝置的頂端設(shè)有空氣入口和發(fā)泡劑注入口，所述發(fā)泡裝置的中部和底部分別設(shè)有高水材料漿體注入口和發(fā)泡漿體出口，所述發(fā)泡裝置的內(nèi)部設(shè)置有兩排交叉的擋板，所述擋板的一端與發(fā)泡裝置內(nèi)壁連接，另一端的板面上設(shè)置有導(dǎo)流孔；所述擋板之間的間隙設(shè)有起泡柱，所述起泡柱的兩端分別與發(fā)泡裝置內(nèi)壁連接。
[0013]優(yōu)選的，所述起泡柱為圓柱體；所述的導(dǎo)流孔的直徑為10?15mm。
[0014]優(yōu)選的，所述的擋板朝發(fā)泡裝置底部?jī)A斜并與發(fā)泡裝置內(nèi)壁成10°?15°的角，每排擋板之間相互平行且間距相等。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(I)中高吸水材料A液與高吸水材料B液的質(zhì)量比為1:1。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟(2)中發(fā)泡劑與步驟(I)中高水材料漿體的質(zhì)量流量比為1:
6 ?1: 8ο
[0017]優(yōu)選的，所述步驟⑵中空氣的壓強(qiáng)為0.2?0.4MPa。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟(2)中空氣與發(fā)泡劑的體積流量比為1: 25?1: 30。
[0019]優(yōu)選的，所述的發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、皂素中的一種或幾種；所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉；所述的速凝劑為氟化鈉、三聚氰胺、硫酸鋁中的一種或幾種；所述的無(wú)機(jī)填料為水泥、熟石灰、粉煤灰中的一種或幾種。
[0020]本發(fā)明制備高水材料漿體的原料為高吸水材料A和高吸水材料B，配合使用的發(fā)泡裝置內(nèi)設(shè)有起泡柱，發(fā)泡劑在氣流作用下流經(jīng)起泡柱間隙而起泡，在交叉的兩排擋板的導(dǎo)流作用下產(chǎn)生出均勻、細(xì)膩的泡沫并向發(fā)泡漿體出口流動(dòng)，此時(shí)在發(fā)泡裝置中部噴入高水材料漿液，發(fā)泡裝置即能使高水材料漿液與泡沫充分混合均勻，產(chǎn)生的發(fā)泡漿體含水均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于結(jié)合上述高吸水材料和發(fā)泡裝置的使用，使得發(fā)泡裝置產(chǎn)生的泡沫漿體含水量大，水分流入火區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)顯著降溫效果，同時(shí)泡沫凝固后又能對(duì)火區(qū)密封隔氧，阻燃效果突出。本發(fā)明操作方便，克服了煤礦井下采空區(qū)煤自燃區(qū)域滅火難和易復(fù)燃的難題，且滅火效率高、成本低廉，尤其適用于易自燃放頂煤開(kāi)采煤層。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1是本發(fā)明的方法流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明發(fā)泡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明發(fā)泡裝置中的擋板俯視圖；
[0024]圖中:1、空氣入口，2、發(fā)泡劑注入口，3、擋板，4、起泡柱，5、高水材料漿體注入口，6、發(fā)泡漿體出口，7、導(dǎo)流孔。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，本方法首先將高吸水材料A液和高吸水材料B液混合并攪拌成高水材料漿體，接著向發(fā)泡裝置內(nèi)通入一定壓力的空氣，同時(shí)向發(fā)泡裝置內(nèi)注入發(fā)泡劑，待注射噴頭噴出的泡沫形狀均勻后向發(fā)泡裝置內(nèi)注入一定流量的高水材料漿體，最后將注射噴頭流出的高水發(fā)泡材料注入到采空區(qū)當(dāng)中直到將火區(qū)完全密封；其中，所述的高吸水材料A液由以下重量份的組分制成:發(fā)泡劑10?20、增稠劑10?20、速凝劑I?3、無(wú)機(jī)填料40?60和水40?60 ;所述的高吸水材料B液由以下重量份的組分制成:聚丙烯酰胺20?40、羧甲基纖維素10?20、丙烯酸鹽10?20、鋁粉I?3、膨潤(rùn)土 7?9和水20?30。
[0027]如圖2和圖3所示，本發(fā)泡裝置的頂端設(shè)有空氣入口 I和發(fā)泡劑注入口 2，所述發(fā)泡裝置的中部和底部分別設(shè)有高水材料漿體注入口 5和發(fā)泡漿體出口 6，所述發(fā)泡裝置的內(nèi)部設(shè)置有兩排交叉的擋板3，所述擋板3的交叉設(shè)置使泡沫與高水材料漿體能夠充分的混合均勻；所述擋板3的