本发明属于防治煤火灾复合水基泡沫材料的技术领域，具体涉及一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
煤火灾是煤炭开采和储存过程的重大灾害之一。煤火灾不但能引起瓦斯爆炸，造成人员伤亡和设备损毁，而且还会造成大量的煤炭资源浪费，并释放出大量的有毒有害气体，严重污染大气环境，威胁人民生命健康。其中，煤火灾的发生大体可归结为两类，一类是由人在从事与煤有关的生产过程中所引发的煤火灾；另一类是由煤本身在氧气的作用下自发氧化发火引起的煤火灾。人为因素造成的煤火灾，可以通过加强对人的学习教育、强化培训和制定规章制度降低煤火灾的发生率；煤自燃引发的火灾占据主导地位，从全世界范围来看，我国低等级煤种较多，自燃发火的矿井数量多且范围广，由煤自燃所引起的火灾竟高达90%以上，由于其发火周期长、隐蔽不易察觉、检测困难等特点，在很大程度上加大了防治煤火灾的难度。因此，采取必要且有效的措施防治煤火灾刻不容缓，并具有十分重要的意义。
防治由煤自燃引起的煤火灾通常采用预防性灌浆技术、注氮气技术、注阻化剂或高分子胶体技术或使用其他防灭火技术。其中，预防性灌浆技术是防治煤自燃火灾的一项较为传统有效且稳定可靠的措施，在我国大多数煤矿中得到普遍应用；但该技术泥浆脱水量大、附壁性差、施工强度和施工量大。注氮气技术是指将氮气注入煤体中，使得氧气的浓度低于煤自燃的临界氧浓度，从而防治煤氧化自燃；但气体易流失、灭火后易复燃、对人体有窒息性。注阻化剂技术是指将阻化剂注入煤体，惰化煤体表面活性结构，吸热降温以达到阻止煤氧化的目的；但不易均匀分散在煤体表面，喷洒难度大且对设备具有腐蚀性，影响人的健康。高分子胶体在长时间干燥后易开裂吸氧、耐热稳定性差、成本较高。其他防灭火技术，如无机盐类防复合水基泡沫材料、有机化学类防复合水基泡沫材料，虽然对防治煤氧化自燃火灾有一定的积极作用，但由于作用期较短、使用操作复杂、成本高、自身火灾危险性、对人身有伤害和对环境有污染等。鉴于以上现有灭火技术的局限性，不能很好的满足实际生产和生活的需要，所以，急需寻找一种高效、快速、环保、低成本和操作简便的防治煤火灾的灭火材料成为了亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的是针对现有防治煤火灾灭火技术中灭火材料的问题，本发明提供一种高效、快速、环保、低成本和操作简便的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，解决现有技术中灭火效率低、环境污染、成本高和操作复杂等问题。
本发明提供一种防治煤火灾的复合水基泡沫材料，以水作为溶剂，构成复合水基泡沫材料的各组分以及各组分所占总的重量百分比浓度为：发泡剂0.25%～0.45%、尿素复配磷酸酯类0.32%～0.72%、氯化钙0.23%～0.63%、碳酸氢钠0.51%～0.96%、改性黏土12.1%～16.5%、胶凝剂0.15%～0.35%、补水至100%。
其中，本复合水基泡沫材料组分中所述的发泡剂是表面活性剂和渗透剂复配而成，具体为月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基硫酸钠、烷基葡糖苷中的一种或多种与十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠中的一种或两种复配而成的混合物。
本复合水基泡沫材料组分中所述的尿素复配磷酸酯类为尿素复配磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三酯中的一种或多种的混合物。
本复合水基泡沫材料组分中所述的改性黏土为蒙脱石、膨润土、高岭土中的一种或多种的混合物。
本复合水基泡沫材料组分中所述的胶凝剂为胶性硅酸镁锂、黄原胶、羟乙基纤维素中的一种或多种的混合物。
本发明的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
本发明针对防治煤火灾而制得的复合水基泡沫材料，其优势特点在于：
（1）本发明提供的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，所选用的原材料对环境友好、无毒无害、易生物降解、成本低。
（2）本发明提供的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，泡沫堆积性好、全方位覆盖、灭火效率高且速度快、渗透湿润性强、热稳定性好、作用周期长、无复燃发生、操作简便。
（3）本发明提供的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，不但能有效扑灭煤火灾，而且在长时间水基泡沫破裂或水分流失后还能覆盖在煤体表面，形成一种阻隔煤与空气接触的防护层。
（4）本发明提供的防治煤火灾的复合水基泡沫材料，能有效驱赶煤体中的氧气，且泡沫中的惰气可以稀释氧气的浓度。
具体实施方式
为了更详细的说明本发明的技术特征、创作特点和具体实施方式，接下来将对本发明作进一步的具体阐述。
实施例1：
发泡剂0.31%、尿素复配磷酸酯类0.48%、氯化钙0.53%、碳酸氢钠0.71%、高岭土15.3%、黄原胶0.25%、水82.42%。
具体涉及的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
实施例2：
发泡剂0.37%、尿素复配磷酸酯类0.41%、氯化钙0.58%、碳酸氢钠0.81%、膨润土16.3%、黄原胶0.28%、水81.25%。
具体涉及的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
实施例3：
发泡剂0.40%、尿素复配磷酸酯类0.59%、氯化钙0.49%、碳酸氢钠0.91%、蒙脱石14.7%、胶性硅酸镁锂0.29%、水82.62%。
具体涉及的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
实施例4：
发泡剂0.38%、尿素复配磷酸酯类0.56%、氯化钙0.45%、碳酸氢钠0.86%、蒙脱石15.7%、胶性硅酸镁锂0.26%、水81.79%。
具体涉及的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
实施例5：
发泡剂0.42%、尿素复配磷酸酯类0.61%、氯化钙0.53%、碳酸氢钠0.88%、高岭土16.1%、羟乙基纤维素0.33%、水81.13%。
具体涉及的技术方案和制备使用的过程为：
步骤（1）：先将固体或颗粒物粉碎成粉末状，然后将其均匀缓慢倒入计量适当的水中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（2）：当使用到液体原材料时，将液体原料缓缓加入步骤（1）所得的溶液中，并不断用搅拌器轻微搅动，使其充分溶解在水溶液中。
步骤（3）：然后将步骤（2）制成的混合水溶液通过管道输送到压缩惰气发泡器装置中进行发泡，得到的复合水基泡沫材料可通过管道直接输送到需要防灭火的部位。
以上所述的实施例，在顺序排列上不区分使用性能的优劣，均为对本发明具体实施方式的进一步阐述。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料各组分发挥的灭火作用如下阐述：
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的发泡剂为月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、十二烷基硫酸钠、烷基葡糖苷中的一种或多种与十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠中的一种或两种复配而成的混合物。它能有效降低水分子间的相互作用引力，将水的表面张力降至原来的30%左右；有效增强水溶液渗透和湿润煤体内部的能力，降低溶液中水分的蒸发率，作用效果十分显著，能使得水溶液更好的流动、更好的发泡、更好的在煤体表面铺展开，提高复合水基泡沫的灭火效率和灭火速度，提高水溶液的利用率，降低复燃发生率。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的尿素复配磷酸酯类为尿素复配磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三酯中的一种或多种的混合物。该复配混合物性能优于单一物质的性能，能帮助和促进溶质更好的在水中溶解，且尿素在受热条件下能分解出氨气和二氧化碳；磷酸酯类能有效阻止热量向周围煤体的传递，提高煤体的阻燃能力。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的氯化钙。它具有吸收空气中水分的特性，使被保护的煤体表层潮湿化，起到降低煤体表面温度的作用；在受热条件下释放的氯元素可以捕捉燃烧产生的自由基，从而抑制火灾中自由基数量的增加；钙离子能与胶凝剂发生作用，能增加离子与分子间的网状交联性，提高泡沫的坚固性；还能降低水溶液的凝固点，低温环境下也可发泡使用。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的碳酸氢钠。它能在受热条件下分解产生二氧化碳和水，起到吸热、窒息、降温的作用，达到扑灭火灾的效果。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的改性黏土为蒙脱石、膨润土、高岭土中的一种或多种的混合物。能作为填充骨料，可以增加复合水基的稠度和黏度，更容易形成泡沫，有很好的涵水能力和耐火抗烧性能，覆盖在煤体表面能长时间起到隔绝氧气作用。
本发明提供的构成防治煤火灾的复合水基泡沫材料的胶凝剂为胶性硅酸镁锂、黄原胶、羟乙基纤维素中的一种或多种的混合物。它能保持未发泡溶液中的溶质在水溶液中的稳定性，在发泡时能更好的均匀分散在泡沫膜表层；最重要的是它能增加水溶液的黏度，更好的交联固化形成的泡沫，使其更易于附着在煤体上，提高复合水基泡沫的利用率。
最后应说明的是：以上所述的实施例，均为对本发明具体实施方式的进一步阐述，本发明的技术方案并不仅限于以上所述的实施例。本领域的普通技术人员应当理解，依然可对本发明所述的实施例进行修改或替换；而依照本发明专利精神和范围的技术方案及其改进，仍属本发明涵盖的范围之内。