一种用于煤巷掘进工作面的固态润湿剂配方的制作方法

本发明涉及煤矿钻孔领域，具体而言，涉及一种用于煤巷掘进工作面的固态润湿剂配方。

背景技术：

1、随着机械化设备的大规模应用，在煤矿井下生产过程中，产尘量也随之增加。其中煤巷掘进工作面产尘占比高达20％-38％，是矿井粉尘防治工作的重点和难点。高瓦斯、突出掘进面必须采用压入式通风，进而限制了除尘器等抽尘净化技术在煤巷掘进工作面的应用，致使其浮游粉尘浓度高达400-500mg/m3，超过规定的职业接触限值百倍以上。工人长期在粉尘浓度高的环境下工作会危害身体健康，且高浓度粉尘长期积聚在一定条件下会引发煤尘爆燃、爆炸，对矿井的安全生产也造成了严重威胁。因此，煤巷掘进工作面的粉尘危害亟需治理。

2、煤层注水是煤矿广泛应用的一项源头减尘措施，且多应用于综采工作面长孔注水。为解决高瓦斯煤巷掘进工作面的粉尘难题，基于煤层注水的优势，即采用瓦斯校验孔作为注水孔，沿工作面推进方向注水，注入水分可以润湿煤体内部的粉尘，降低掘进时产生的煤尘浓度。然而，随着煤矿开采逐渐向深部拓展，低渗透性煤层逐渐增多，伴随煤体本身的强疏水性，对煤巷掘进短孔注水的效果造成了严重影响。针对煤体表面的强疏水性，目前多采用在煤层注水中添加润湿剂的方法降低纯水的表面张力，进而增强煤体的润湿性。然而目前在润湿剂的现场应用中仍存在诸多问题，导致该方法无法有效推行和使用，具体如下：

3、1.传统的润湿剂配方对强疏水煤体的润湿效果不佳，无法实现完全润湿，不能达到快速注水的效果；

4、2.目前采用的润湿剂多为液态，其使用工艺较为复杂，在应用过程中需增设如定量添加泵，搅拌器等大量额外上设备，使用成本较高，且增加了工人的劳动强度。

5、基于此，研发一种用于煤巷掘进工作面的固态润湿剂配方对解决上述问题，提高煤巷掘进短孔注水的应用效果具有重要意义。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种用于煤巷掘进工作面的固态润湿剂配方，旨在改善传统的润湿剂配方对强疏水煤体的润湿效果不佳，无法实现完全润湿，不能达到快速注水的效果；液态润湿剂其使用工艺较为复杂，在应用过程中需增设如定量添加泵，搅拌器等大量额外上设备，使用成本较高，且增加了工人的劳动强度等问题。

2、本发明实施例提供了一种用于煤巷掘进工作面的固态润湿剂配方，按质量百分比计，包括以下成分：润湿剂为1％-3％，吸湿剂97％-99％；所述固态润湿剂在制备生产的时候采用挤出机进行挤出，并且采用塑料薄膜进行包裹，且形状为圆柱体，直径32mm，长度1m；

3、所述固态润湿剂是基于煤矿粉尘的理化特性制备生产的，将润湿剂和吸湿剂通过正交复配实验得到最优配方，并通过热合成工艺完成润湿剂的成型与加工。

4、在上述实现过程中，本发明固态润湿剂是基于煤矿粉尘的理化特性，优选性质优良的润湿剂和吸湿剂，再通过正交复配实验得到最优配方，并通过热合成工艺完成润湿剂的成型与加工，润湿剂加入后增大了溶液的润湿和渗透性能，使溶液充分进入煤体内，增大了注入煤体内部的水量，进而充分润湿了内部煤体，且全工艺过程未增设额外设备，大幅降低了使用成本，提高了应用的可行性，即在煤层注水中添加润湿剂的方法降低纯水的表面张力，进而增强煤体的润湿性。

5、在一种具体的实施方案中，所述润湿剂为辛基苯基聚氧乙烯醚与α-烯基磺酸钠，所述辛基苯基聚氧乙烯醚与所述α-烯基磺酸钠按照质量比1:1或1:2复配而成。

6、在上述实现过程中，润湿剂中包括有辛基苯基聚氧乙烯醚与α-烯基磺酸钠的配比混合，有效的提高溶液的溶液的润湿和渗透性能。

7、在一种具体的实施方案中，所述吸湿剂为氯化钙和氯化镁，所述氯化钙和所述氯化镁之间按照质量比5:1复配而成。

8、在上述实现过程中，吸湿剂中包括有氯化钙和氯化镁，可以有效的实现对多余的水分进行吸收。

9、在一种具体的实施方案中，所述固态润湿剂经热合成工艺制备而成，其过程如下：

10、s1、首先在烧杯装入少量水，将烧杯放在封闭电炉上，将水煮沸后加入氯化钙、氯化镁无机盐，将无机盐溶液煮沸至粘稠状；

11、s2、向无机盐溶液中加入定量的辛基苯基聚氧乙烯醚和α-烯基磺酸钠，用玻璃棒沿着一个方向缓慢搅拌，直至配方混合均匀；

12、s3、将混合后的溶液迅速倒入模具中，放到阴凉处，静待2小时后脱模。

13、在上述实现过程中，通过上述的热合成工艺制备制备的固态润湿剂可以有效的实现对实验用固态润湿剂进行生产制备。

14、在一种具体的实施方案中，所述s1中的封闭电炉用于实现对所述固态润湿剂进行实验制备，所述封闭电炉是通过电热丝来加热产生高温度的设备，且设有低压补偿系统，保持系统的稳定性，所述固态润湿剂的生产采用的是反应釜进行生产制备。

15、在上述实现过程中，通过封闭电炉是实现对原料进行溶解，并且通过电热丝进行加热处理，提高安全性。

16、在一种具体的实施方案中，所述s1中的封闭电炉在对烧杯中的水进行加热的时候，采用温度计进行实时的测温处理，所述无机盐溶液煮沸至粘稠状始终保持温度在100℃-120℃，且对烧杯内的无机盐溶液进行混合搅拌，防止煮沸至粘稠的溶液粘连在烧杯底上。

17、在上述实现过程中，温度计实现对无机盐溶液进行加热时的温度检测，可以保持温度控制在一定的范围内，防止温度过高，造成溶液粘连在烧杯底上。

18、在一种具体的实施方案中，所述s2中的辛基苯基聚氧乙烯醚和α-烯基磺酸钠的定量，既是辛基苯基聚氧乙烯醚与α-烯基磺酸钠按照质量比1:1或1:2，且玻璃棒的搅拌缓慢，保持在30r/min的速率，并且搅拌电机替换玻璃棒的缓慢搅拌过程，保持搅拌的均匀性。

19、在上述实现过程中，通过玻璃棒进行缓慢搅拌，提高混合程度，并且可以采用搅拌电机进行混合搅拌，解放人力。

20、在一种具体的实施方案中，所述s3中的模具采用的是圆柱形模型筒，所述圆柱形模型筒在进行浇注的时候，先在所述圆柱形模型筒内壁覆膜一层塑料膜，防止混合后的溶液与所述圆柱形模型筒内壁发生粘连，便于后续进行脱模处理。

21、在上述实现过程中，模具的设定可以使得固态润湿剂具有一定的形状，便于后续的固态润湿剂填充到钻孔内，并且便于在实验的时候进行使用。

22、在一种具体的实施方案中，所述s3中的阴凉脱模通过散热风机、水冷降温实现对混合后的溶液进行降温处理，使得混合后的溶液能够快速的降温，使得混合后的溶液能够及时的成型，便于后续进行脱模处理。

23、在上述实现过程中，通过散热风机、水冷降温实现快速的降温处理，进而使得固态润湿剂能够快速的进行凝固成型。

24、在一种具体的实施方案中，所述固态润湿剂润湿能力测定实验粉尘三组，分别根据润湿剂1％和吸湿剂99％、润湿剂2％和吸湿剂98％、润湿剂3％和吸湿剂97％制备3种固体润湿剂，记为a、b、c，并与水按质量比1:10配置3组待测溶液，采用表面张力，接触角和自然沉降时间判断固态润湿剂对煤体的润湿能力。

25、在上述实现过程中，通过实验实现对粉尘进行测定处理，并且采用表面张力，接触角和自然沉降时间判断固态润湿剂对煤体的润湿能力。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果：

27、本发明固态润湿剂是基于煤矿粉尘的理化特性，优选性质优良的润湿剂和吸湿剂，再通过正交复配实验得到最优配方，并通过热合成工艺完成润湿剂的成型与加工，润湿剂加入后增大了溶液的润湿和渗透性能，使溶液充分进入煤体内，增大了注入煤体内部的水量，进而充分润湿了内部煤体，且全工艺过程未增设额外设备，大幅降低了使用成本，提高了应用的可行性，即在煤层注水中添加润湿剂的方法降低纯水的表面张力，进而增强煤体的润湿性。