一种提高煤矿用水玻璃复合胶体保水性能的灌浆材料及制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种改进的煤矿用水玻璃复合胶体保水性能的灌浆材料及制备方法，属于防灭火材料技术领域。
【背景技术】
[0002]我国是一个煤矿资源储量丰富同时也消耗巨大的国家，近些年来，众多高科技采煤技术被应用于煤矿行业，然而，我国煤矿灾害的发生频率相比世界其他国家仍然居高不下。特别是煤矿火灾问题，不仅造成了煤炭资源的大量损失，同时也对煤矿工作人员人身安全造成了严重的威胁。黄泥灌浆材料是比较传统的应用于煤矿防灭火的材料，然而由于其固结强度低、保水性能差、有水煤气爆炸的威胁等缺陷，使其使用受到很大限制。近些年来，在原泥浆材料基础上，加入水玻璃、促凝剂的一种新型复合胶体防灭火材料在治理煤矿火灾问题上取得了良好效果。常温下，水玻璃与碳酸氢钠反应生成硅酸和碳酸钠，硅酸会进一步反应生成多硅酸，最后得到的产物为凝胶状固结体，这就是复合胶体的主体成分。但其仍然存在保水性能差、固结体有开裂等一系列问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的旨在克服以上缺点，提出一种保水性能好，最终固结体无开裂性的并且价格低廉的改进型煤矿用水玻璃复合胶体灌浆材料。
[0004]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0005]一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体保水性的防灭火灌浆材料，其特征在于，由均匀混合的聚合物添加剂和原水玻璃复合胶体材料组成，其中聚合物添加剂占原水玻璃复合胶体材料的重量百分比为:0.1-1%。所述原水玻璃复合胶体材料的质量百分组成:1% -3%碳酸氢钠、7% -18%膨润土、7% -17%水玻璃和70% -72%自来水反应所得。所述的聚合物添加剂选自淀粉、纤维素、阴离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺的任意一种。
[0006]上述优选聚合物添加剂为0.1-0.2%的纤维素。
[0007]上述所述的原水玻璃复合胶体材料的质量百分组成优选:2%碳酸氢钠、10%膨润土、17%水玻璃和71%自来水反应所得。
[0008]一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体防灭火材料的制备方法，具体步骤包括:
[0009]a)将聚合物添加剂溶解在自来水中，搅拌至溶液体系稳定，且聚合物颗粒无团聚现象。
[0010]b)将碳酸氢钠粉末加入到a)步所得的溶液中，搅拌至碳酸氢钠粉末完全溶解，溶液中无白色颗粒状粉末存在。然后向溶液中缓慢加入膨润土，搅拌至膨润土颗粒分散均匀。
[0011]c)取水玻璃溶液加入到b)步所得的溶液中，搅拌至膨润土颗粒不再沉降。
[0012]本发明所述的一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体防灭火材料，相比原水玻璃复合胶体防灭火材料有如下明显的优势:
[0013]1.在不影响原水玻璃复合胶体防灭火材料的凝结性和密封性的前提下，所得的固结体的保水性能有明显提升。
[0014]2.实现材料的凝结时间在一定时间范围内可控；在同等条件下，添加聚合物添加剂的凝结时间相对不添加聚合物添加剂的凝结时间有所延长。
[0015]3.解决了原水玻璃复合胶体材料易开裂的问题。
[0016]4.低成本、少用量的聚合物的添加，并未提高水玻璃复合胶体材料的合成成本。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0018]实施例1
[0019]I)常温下，将0.1g淀粉溶解在71g自来水中，搅拌至溶液体系稳定，且聚合物颗粒无团聚现象。
[0020]2)将2g碳酸氢钠粉末加入到I)步所得的溶液中，搅拌至碳酸氢钠粉末完全溶解，溶液中无白色颗粒状粉末存在。然后向溶液中缓慢加入1g膨润土，搅拌至膨润土颗粒分散均匀。
[0021]3)取17g水玻璃溶液加入到2)步所得的溶液中，搅拌至膨润土颗粒不再沉降，然后静置至体系完全固结。
[0022]所得的复合胶体材料的初凝时间为5min30s，终凝时间为7min32s ;凝结后常温下静置30天的失水率为75.76%,固结体无开裂现象。
[0023]实施例2
[0024]I)常温下，将0.1g纤维素溶解在71g自来水中，搅拌至溶液体系稳定，且聚合物颗粒无团聚现象。
[0025]2)将2g碳酸氢钠粉末加入到I)步所得的溶液中，搅拌至碳酸氢钠粉末完全溶解，溶液中无白色颗粒状粉末存在。然后向溶液中缓慢加入1g膨润土，搅拌至膨润土颗粒分散均匀。
[0026]3)取17g水玻璃溶液加入到2)步所得的溶液中，搅拌至膨润土颗粒不再沉降，然后静置至体系完全固结。
[0027]所得的复合胶体材料的初凝时间为7min50s，终凝时间为10minl7s ;凝结后常温下静置30天的失水率为74.57%，固结体无开裂现象。
[0028]实施例3
[0029]I)常温下，将0.2g阳离子聚丙烯酰胺溶解在71g自来水中，搅拌至溶液体系稳定，且聚合物颗粒无团聚现象。
[0030]2)将2g碳酸氢钠粉末加入到I)步所得的溶液中，搅拌至碳酸氢钠粉末完全溶解，溶液中无白色颗粒状粉末存在。然后向溶液中缓慢加入1g膨润土，搅拌至膨润土颗粒分散均匀。
[0031]3)取17g水玻璃溶液加入到2)步所得的溶液中，搅拌至膨润土颗粒不再沉降，然后静置至体系完全固结。
[0032]所得的复合胶体材料的初凝时间为6min48s，终凝时间为llmin47s ;凝结后常温下静置30天的失水率为77.14%，固结体无开裂现象。
【主权项】
1.一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体保水性的防灭火灌浆材料，其特征在于，由均匀混合的聚合物添加剂和原水玻璃复合胶体材料组成，其中聚合物添加剂占原水玻璃复合胶体材料的重量百分比为:0.1-1%。所述原水玻璃复合胶体材料的质量百分组成:1% -3%碳酸氢钠、7 % -18 %膨润土、7 % -17 %水玻璃和70 % -72 %自来水反应所得；所述的聚合物添加剂选自淀粉、纤维素、阴离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺的任意一种。2.按照权利要求1的一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体保水性的防灭火灌浆材料，其特征在于，聚合物添加剂为0.1-0.2%的纤维素。3.按照权利要求1的一种改进型煤矿用水玻璃复合胶体保水性的防灭火灌浆材料，其特征在于，所述的原水玻璃复合胶体材料的质量百分组成优选:2%碳酸氢钠、10%膨润土、17%水玻璃和71%自来水。4.制备权利要求1-3任一项改进型煤矿用水玻璃复合胶体保水性的防灭火灌浆材料的方法，其特征在于，包括以下步骤: a)将聚合物添加剂溶解在自来水中，搅拌至溶液体系稳定，且聚合物颗粒无团聚现象； b)将碳酸氢钠粉末加入到a)步所得的溶液中，搅拌至碳酸氢钠粉末完全溶解，溶液中无白色颗粒状粉末存在。然后向溶液中缓慢加入膨润土，搅拌至膨润土颗粒分散均匀； c)取水玻璃溶液加入到b)步所得的溶液中，搅拌至膨润土颗粒不再沉降。
【专利摘要】一种提高煤矿用水玻璃复合胶体保水性能的灌浆材料及制备方法，属于防灭火材料技术领域。混合均匀的聚合物添加剂和原水玻璃复合胶体材料组成。其中，聚合物添加剂占原水玻璃复合胶体材料的重量百分比为：0.1-1％。所述聚合物添加剂包括淀粉、纤维素、阴离子聚丙烯酰胺和阳离子聚丙烯酰胺的任意一种。本发明形成的凝胶固结体的保水性能相比原水玻璃复合胶体材料有较大提高，最后得到的固结体无开裂现象；并且原材料来源丰富，成本低廉；产品对人体无毒副作用，不污染井下矿井。
【IPC分类】C04B28/26
【公开号】CN104944893
【申请号】CN201510324968
【发明人】索红莉, 苏健, 张腾, 陈立佳, 樊彦艳, 王鼎元, 郭艾东
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日