一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤矿安全技术领域，尤其涉及一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料。
【背景技术】
[0002]我国是一个产煤大国，瓦斯是与煤炭共同伴生的优质洁净能源，也是煤矿井下开采掘进工作面的重大安全隐患。为了保证煤矿井下开采掘进过程矿井巷道内瓦斯涌出和操作面安全，目前的煤矿企业已基本装备了瓦斯检测系统和通风系统，由于煤炭矿井巷道壁面瓦斯涌出浓度极不均匀，现有的瓦斯检测装置检测的数据不够准确，为确保安全生产，通风系统几乎全天候满负荷运转。据统计，风机耗电量占全矿井总耗电量的15%至20%，有的煤矿甚至达到30%以上。因此准确掌握煤层瓦斯涌出量的大小及规律，是合理进行矿井通风设计和瓦斯综合治理的重要依据。
[0003]专利CN101781497A公开了一种煤矿井下瓦斯封堵涂料，喷涂在煤壁可以防止瓦斯渗漏，该涂料的粉料主要为水泥、石英粉、滑石粉、粉煤灰等，其中粉煤灰(漂珠)添加量仅为5?10%。发表在《粉煤灰综合利用》上的“粉煤灰对煤矿井下矿井巷道喷涂材料性能影响研宄”中采用“粉煤灰浮选脱碳实验研宄”中的脱碳粉煤灰代替40%左右的石英粉填料制备煤矿井下喷涂材料，性能良好。但粉煤灰采用浮选法脱碳，需要加入价格昂贵的乳化剂、捕收剂及起泡剂，浮选产率在30?35%，且浮选获得的脱碳粉煤灰还需烘干才能使用，工序繁多；另外浮选后的脱碳粉煤灰表面残留有捕收剂及起泡剂等表面活性剂，使粉煤灰颗粒在涂料中易团聚而沉降，使涂料分散性变差。因此，有必要对现有技术进行改进。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种降低矿井巷道内瓦斯浓度、使瓦斯涌出均匀、降低成本的一种瓦斯封堵涂料。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，按液料和粉料的质量百分比为40?55: 100组成。
[0007]所述的液料为弹性聚合乳液。
[0008]所述的弹性聚合乳液为阴离子型丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
[0009]所述粉料按照以下重量百分比组成:超细粉煤灰50?80、水泥O?30、石墨3?5、炭黑O?2、氯化石蜡7?12、氢氧化铝3?8。
[0010]所述超细粉煤灰和水泥的总重量占粉料的80% ;所述石墨和炭黑为导电填料，且总重量占粉料的5% ;所述氯化石蜡和氢氧化铝为阻燃剂，且总重量占粉料的15%。
[0011]所述超细粉煤灰的粒径为I?10 μ m。
[0012]所述的水泥为325#矿渣硅酸盐水泥或更高标号水泥。
[0013]所述涂料使用时按照以下质量百分比组成:水25?40、液料40?55、粉料100。
[0014]本发明与现有技术相比所具有的有益效果为:
[0015]采用密封剂喷涂煤壁堵塞煤壁表层的裂隙，减缓并稳定煤壁瓦斯涌出，可以提供稳定可信的瓦斯检测条件；该密封剂涂层结构致密，具有良好的气密性，且粘结性、防水性、抗拉伸性、抗静电性、阻燃性等均符合相关标准，且改密封剂使用煤基固废粉煤灰为主要粉体填料，故成本低于市面上同类产品；该密封剂喷涂矿井巷道煤壁以迟滞减缓瓦斯涌出，既减少瓦斯向矿井巷道及大气的排放量，也减少了排风系统的工作负荷，还能使煤矿掘进矿井巷道中瓦斯涌出速率各处趋于平稳化，创造一个大的均匀测量环境。
【附图说明】
[0016]下面通过附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0017]图1为本发明中实施例1试件的电镜扫描图；
[0018]图2为本发明中实施例1全水泥的电镜扫描图。
【具体实施方式】
[0019]下面实施例结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0020]实施例1
[0021]将粒径为2.18 μ m的超细粉煤灰60kg、标号为325的矿渣硅酸盐水泥20kg、氯化石錯10kg、氢氧化销5kg、石墨3kg、炭黑2kg混勾即为粉料；在施工现场取柔性乳液S400F50kg倒入注楽泵搅拌罐，再加入30kg水，低速搅拌均勾后，再加入上述粉料，继续搅拌均勾即可进行矿井巷道壁面喷涂施I工。
[0022]检测结果:
[0023]I)表观性能
[0024]涂层表干时间lOmin，实干时间7h，实干后涂层平整无裂缝；
[0025]2)力学性能
[0026]无处理拉伸强度3.1MPa，断裂伸长率83%，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中规定的标准；
[0027]3)煤安测试
[0028]阻燃性测试:酒精灯有焰燃烧2.1s,无焰燃烧8s，火焰扩展长度105-129mm ;酒精喷灯有焰燃烧1.ls，无焰燃烧4.2s，火焰扩展长度162-198mm ；
[0029]抗静电测试:试件上表面电阻1.14X 14 Ω，下表面电阻5.83X 13 Ω ；
[0030]阻燃性和抗静电性均符合煤炭行业标准MT-113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用实验方法和判定规则》中规定的要求；
[0031]4)气密性能
[0032]依据GB/T7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶透气性的测定》方法，对试件进行了压差法气体透过量测试，氧气透过量为76.445cmVm2.24h.0.1MPa，渗透系数为3.841 X 1-10Cm3.cm/m2.s.cmHg。同时以全水泥(不掺加超细粉煤灰)的试件作了对比试验，氧气透过量为 212.309cmVm2.24h.0.1MPa,渗透系数为 10.67X 1-10Cm3.cm/m2.s.cmHgo可以看出，本实施例试件的气体渗透性仅为全水泥试件的三分之一。另外，与文献中提到的膜材料的渗透系数对比，本实施例试件与塑料薄膜(3.15X 1-10Cm3.cm/m2.s.cmHg)、聚乙稀(3.0X 10 10Cm3.cm/m2.s.cmHg)、PE 膜(3.222 X 10 10Cm3.cm/m2.s.cmHg)的气密性相当。
[0033]进而对本实施例试件和全水泥试件分别作了电镜扫描分析，如图1和图2所示，相比较可以看出，本实施例试件形貌均匀结构致密，仅有少量细小微孔发育，而全水泥试件局部放大后孔隙空洞结构较大，说明超细粉煤灰的加入优化了原料颗粒的粒级级配，提高了粉料颗粒与乳液的相容性，有效防止了裂缝和孔隙的形成，切实提升了材料的气密性。
[0034]实施例2
[0035]将粒径为3.76 μ m的超细粉煤灰70kg、标号为325的矿渣硅酸盐水泥10kg、氯化石錯12kg、氢氧化销3kg、石墨5kg混勾即为粉料；在施工现场取柔性乳液S400F 50kg倒入注浆泵搅拌罐，再加入32kg水，低速搅拌均匀后，再加入上述粉料，继续搅拌均匀即可进行矿井巷道壁面喷涂施工。
[0036]检测结果:
[0037]I)表观性能
[0038]涂层表干时间12min，实干时间7h，实干后涂层无裂缝；
[0039]2)力学性能
[0040]无处理拉伸强度3.5MPa，断裂伸长率80 %，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中规定的标准；
[0041]3)煤安测试
[0042]阻燃性测试:酒精灯有焰燃烧2.2s，无焰燃烧11.4s，火焰扩展长度80_89mm ;酒精喷灯有焰燃烧1.ls，无焰燃烧8.2s，火焰扩展长度95-109mm ；
[0043]抗静电测试:试件下表面电阻1.1 XlO3 Ω，上表面电阻3.8 XlO4 Ω ；
[0044]阻燃性和抗静电性均符合煤炭行业标准MT-113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用实验方法和判定规则》中规定的要求；
[0045]4)气密性能
[0046]依据GB/T7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶透气性的测定》方法，对试件进行了压差法气体透过量测试，氧气透过量为77.862cmVm2.24h.0.1MPa，渗透系数为3.912 X ICT10Cm3.cm/m2.s.cmHgo
[0047]实施例3
[0048]将粒径为2.18 μ m的超细粉煤灰75kg、标号为325的矿渣硅酸盐水泥5kg、氯化石錯7kg、氢氧化销8kg、石墨3kg、炭黑2kg混勾即为粉料；在施工现场取柔性乳液S400F50kg倒入注楽泵搅拌罐，再加入38kg水，低速搅拌均勾后，再加入上述粉料，继续搅拌均勾即可进行矿井巷道壁面喷涂施工。
[0049]检测结果:
[0050]I)表观性能
[0051]涂层表干时间13min，实干时间7.5h，实干后涂层无裂缝；
[0052]2)力学性能
[0053]无处现拉伸强度3.4MPa，断裂伸长率70 %，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中规定的标准；
[0054]3)煤安测试
[0055]阻燃性测试:酒精灯有焰燃烧1.2s，无焰燃烧8.7s，火焰扩展长度102_129mm ;酒精喷灯有焰燃烧1.2S，无焰燃烧4.ls，火焰扩展长度143-178mm ；
[0056]抗静电测试:试件上表面电阻1.82 XlO6 Ω，下表面电阻2.45 XlO5 Ω ；
[0057]阻燃性和抗静电性均符合煤炭行业标准MT-113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用实验方法和判定规则》中规定的要求；
[0058]4)气密性能
[0059]依据GB/T7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶透气性的测定》方法，对试件进行了压差法气体透过量测试，氧气透过量为82.472cmVm2.24h.0.1MPa，渗透系数为4.144X 10_lclcm3.cm/m2.s.cmHgo
【主权项】
1.一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:按液料和粉料的质量百分比为40?55: 100 组成。
2.根据权利要求1所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的液料为弹性聚合乳液。
3.根据权利要求2所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的弹性聚合乳液为阴离子型丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求1所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于，所述粉料按照以下重量百分比组成:超细粉煤灰50?80、水泥O?30、石墨3?5、炭黑O?2、氯化石錯7?12、氢氧化销3?8。
5.根据权利要求4所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述超细粉煤灰和水泥的总重量占粉料的80% ;所述石墨和炭黑为导电填料，且总重量占粉料的5% ;所述氯化石蜡和氢氧化铝为阻燃剂，且总重量占粉料的15%。
6.根据权利要求4所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述超细粉煤灰的粒径为I?10 μ m。
7.根据权利要求4所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的水泥为325#矿澄娃酸盐水泥或更高标号水泥。
8.根据权利要求1所述的一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于，所述涂料使用时按照以下质量百分比组成:水25?40、液料40?55、粉料100。
【专利摘要】本发明涉及一种煤矿安全技术领域，尤其涉及一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料；提供一种降低矿井巷道内瓦斯浓度、使瓦斯涌出均匀、降低成本的一种瓦斯封堵涂料；一种矿井巷道壁面瓦斯封堵涂料，按液料和粉料的质量百分比为40～55∶100组成，所述的液料为弹性聚合乳液，所述的弹性聚合乳液为阴离子型丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液，所述粉料按照以下重量百分比组成：超细粉煤灰50～80、水泥0～30、石墨3～5、炭黑0～2、氯化石蜡7～12、氢氧化铝3～8；所述超细粉煤灰的粒径为1～10μm，所述的水泥为325#矿渣硅酸盐水泥或更高标号水泥；本发明主要应用于煤矿方面。
【IPC分类】C09D125-14, C09D133-08, C09D5-18, C09D7-12, C09D5-24
【公开号】CN104650664
【申请号】CN201510078403
【发明人】薛芳斌, 杨凤玲, 宋慧平, 程芳琴
【申请人】山西大学, 山西瑞恩泽科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月10日