一种向煤矿井下采空区注高水发泡材料防灭火的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿井区防灭火技术领域，具体涉及一种向煤矿井下采空区注高水发泡材料防灭火的方法。
【背景技术】
[0002]在我国重点煤矿区中，有56%以上的矿井都存在煤自然发火的危险，且因煤炭自燃导致的火灾占矿井火灾总数的90%以上。近年来，由于综采放顶煤技术的大力的推广和应用，使得煤矿生产效率大幅度提高，但该技术存在冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重等缺点，从而导致矿井煤炭频繁发生自燃火灾，这已成为制约矿井安全生产的主要因素之一。在煤自燃防治方面，泡沫材料具有覆盖空间大、隔氧效果好、成本低等优点。因此，向煤矿井下采空区注入泡沫材料防灭火的技术得到了广泛应用。
[0003]公开号为CN103964766的专利公开了防治煤炭自燃的粉煤灰-水泥泡沫材料及其制备方法，该材料由发泡剂、增稠剂、速凝剂以及无机填料组成，然后将以上组分按照一定配比搅拌成混合浆液注入到火区，从而实现灭火目的；公开号为CN1417451的专利公开了防治煤炭自燃的三相泡沫发生装置，该装置基于文丘里管射流原理产生含有浆体、水和氮气的三相混合泡沫浆液来实现灭火目的。上述现有技术的共同点是:通过制取混合泡沫浆液隔绝氧气来达到灭火的目的，但是混合泡沫浆液携带的水分少，从而不能快速地对火区大范围降温。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种向煤矿井下采空区注高水发泡材料防灭火的方法，该方法可提高发泡浆体的含水率和降温效果，从而解决井下采空区特别是易自燃放顶煤开采厚煤层采空区煤炭自燃防治问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种向煤矿井下采空区注高水发泡材料防灭火的方法，步骤如下:
[0006](I)将高吸水材料A液和高吸水材料B液混合并搅拌成高水材料浆体；
[0007](2)向发泡装置内通入空气，同时将发泡剂注入到发泡装置内；
[0008](3)待注射喷头喷出的泡沫形状均匀后向发泡装置内注入高水材料浆体；
[0009](4)将注射喷头流出的高水发泡材料注入到采空区当中直到将火区完全密封；
[0010]所述的高吸水材料A液由以下重量份的组分制成:发泡剂10?20、增稠剂10?20、速凝剂I?3、无机填料40?60和水40?60 ;
[0011]所述的高吸水材料B液由以下重量份的组分制成:聚丙烯酰胺20?40、羧甲基纤维素10?20、丙烯酸盐10?20、铝粉I?3、膨润土 7?9和水20?30 ;
[0012]所述步骤(2)中发泡装置的顶端设有空气入口和发泡剂注入口，所述发泡装置的中部和底部分别设有高水材料浆体注入口和发泡浆体出口，所述发泡装置的内部设置有两排交叉的挡板，所述挡板的一端与发泡装置内壁连接，另一端的板面上设置有导流孔；所述挡板之间的间隙设有起泡柱，所述起泡柱的两端分别与发泡装置内壁连接。
[0013]优选的，所述起泡柱为圆柱体；所述的导流孔的直径为10?15mm。
[0014]优选的，所述的挡板朝发泡装置底部倾斜并与发泡装置内壁成10°?15°的角，每排挡板之间相互平行且间距相等。
[0015]优选的，所述步骤(I)中高吸水材料A液与高吸水材料B液的质量比为1:1。
[0016]优选的，所述步骤(2)中发泡剂与步骤(I)中高水材料浆体的质量流量比为1:
6 ?1: 8ο
[0017]优选的，所述步骤⑵中空气的压强为0.2?0.4MPa。
[0018]优选的，所述步骤(2)中空气与发泡剂的体积流量比为1: 25?1: 30。
[0019]优选的，所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、皂素中的一种或几种；所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠；所述的速凝剂为氟化钠、三聚氰胺、硫酸铝中的一种或几种；所述的无机填料为水泥、熟石灰、粉煤灰中的一种或几种。
[0020]本发明制备高水材料浆体的原料为高吸水材料A和高吸水材料B，配合使用的发泡装置内设有起泡柱，发泡剂在气流作用下流经起泡柱间隙而起泡，在交叉的两排挡板的导流作用下产生出均匀、细腻的泡沫并向发泡浆体出口流动，此时在发泡装置中部喷入高水材料浆液，发泡装置即能使高水材料浆液与泡沫充分混合均匀，产生的发泡浆体含水均匀，结构稳定。由于结合上述高吸水材料和发泡装置的使用，使得发泡装置产生的泡沫浆体含水量大，水分流入火区能够实现显著降温效果，同时泡沫凝固后又能对火区密封隔氧，阻燃效果突出。本发明操作方便，克服了煤矿井下采空区煤自燃区域灭火难和易复燃的难题，且灭火效率高、成本低廉，尤其适用于易自燃放顶煤开采煤层。
【附图说明】
[0021 ] 图1是本发明的方法流程图；
[0022]图2是本发明发泡装置的结构示意图；
[0023]图3是本发明发泡装置中的挡板俯视图；
[0024]图中:1、空气入口，2、发泡剂注入口，3、挡板，4、起泡柱，5、高水材料浆体注入口，6、发泡浆体出口，7、导流孔。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0026]如图1所示，本方法首先将高吸水材料A液和高吸水材料B液混合并搅拌成高水材料浆体，接着向发泡装置内通入一定压力的空气，同时向发泡装置内注入发泡剂，待注射喷头喷出的泡沫形状均匀后向发泡装置内注入一定流量的高水材料浆体，最后将注射喷头流出的高水发泡材料注入到采空区当中直到将火区完全密封；其中，所述的高吸水材料A液由以下重量份的组分制成:发泡剂10?20、增稠剂10?20、速凝剂I?3、无机填料40?60和水40?60 ;所述的高吸水材料B液由以下重量份的组分制成:聚丙烯酰胺20?40、羧甲基纤维素10?20、丙烯酸盐10?20、铝粉I?3、膨润土 7?9和水20?30。
[0027]如图2和图3所示，本发泡装置的顶端设有空气入口 I和发泡剂注入口 2，所述发泡装置的中部和底部分别设有高水材料浆体注入口 5和发泡浆体出口 6，所述发泡装置的内部设置有两排交叉的挡板3，所述挡板3的交叉设置使泡沫与高水材料浆体能够充分的混合均匀；所述挡板3的