一种生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶

技术领域

本发明属于煤矿防灭火技术领域，具体涉及一种生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

背景技术

煤矿火灾严重威胁着我国矿井的安全生产。煤矿井下一旦发生火灾，不仅会造成人员伤亡和大量的财产损失，还容易诱发瓦斯、煤尘爆炸等事故，引起的生态环境退化和大气污染等间接损失更是难以估计。

为治理采空区火灾，目前国内外多采用采空区注浆、注惰性气体、喷洒阻化剂、注三相泡沫等灭火技术，这些技术在保障煤矿安全生产中发挥了重要作用，但同时也存在一些问题，如注浆会分离出大量的水遗留在工作面，影响工作面正常生产；惰性气体防灭火技术存在初期投入较大，降温不明显，易复燃等问题；喷洒物理阻化剂价格便宜，但灭火效率差，容易复燃，而化学阻化剂则因价格昂贵不适合矿井实际推广应用。三相泡沫强度相对较低，无法长时间封闭火区。

由此可见，研发具有来源广泛、成本低廉、绿色环保、高效灭火、生物可降解防灭火材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有来源广泛、成本低廉、绿色环保、高效灭火、生物可降解特性的生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

一种生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶，其特点在于，所述一种生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶各原料按重量百分比的构成为：

水溶性天然高分子0.5％-1.2％，无机填料5％-6％，交联剂0.25％-0.6％，pH 调节剂0.02％-0.05％，余量为水。

本发明的生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶在使用时，将上述组分在常温下按照一定顺序进行搅拌所得溶液注入矿井下采空区进行灭火。

优选的，所述水溶性天然高分子为魔芋葡甘聚糖；

优选的，所述无机填料为粉煤灰；

优选的，所述交联剂为三偏磷酸钠；

优选的，所述pH调节剂为氢氧化钠；

本发明的生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶，以重量百分比按如下顺序添加到搅拌装置中进行配制：水、pH调节剂、交联剂、无机填料、天然水溶性高分子，搅拌完毕，即得到生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明的灭火材料具有生物可降解、凝胶时间可控、渗透性良好、高效灭火、抗复燃特性，不仅可以快速扑灭煤矿火灾、阻止复燃、阻止煤矿阴燃的持续，而且在灭火过程后残余物质生物可降解，绿色环保。此外，本发明的灭火材料制备过程简单、原料易得、成本低、灭火效果好。

附图说明

图1为本发明实施例1的灭火温度-时间图，从图中可以看出，使用本发明所述温敏性水凝胶后，位于高温煤堆表面和上方的T3、T4和T5传感器温度迅速降低，说明本发明生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶对煤火具有快速降温、高效灭火的特性；水凝胶向下不断渗流，粘附在高温煤体表面形成胶体薄膜，达到降温和隔绝氧气的作用，因此位于煤堆底部的T1传感器和中部的传感器T2 温度也不断下降，对于深部煤火具有较好的灭火效果。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

以重量百分比按如下顺序添加到搅拌装置中进行配制：水1kg、氢氧化钠0.4g、三偏磷酸钠3g，静置30min，随后加入魔芋葡甘聚糖6g、粉煤灰60g，搅拌完毕， 45℃水浴加热1h，即得到生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

实施例2

以重量百分比按如下顺序添加到搅拌装置中进行配制：水1kg、氢氧化钠0.4g、三偏磷酸钠4g，静置30min，随后加入魔芋葡甘聚糖8g、粉煤灰60g，搅拌完毕， 45℃水浴加热1h，即得到生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

实施例3

以重量百分比按如下顺序添加到搅拌装置中进行配制：水1kg、氢氧化钠0.4g、三偏磷酸钠5g，静置30min，随后加入魔芋葡甘聚糖10g、粉煤灰60g，搅拌完毕，45℃水浴加热1h，即得到生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

实施例4

以重量百分比按如下顺序添加到搅拌装置中进行配制：水1kg、氢氧化钠0.4g、三偏磷酸钠6g，静置30min，随后加入魔芋葡甘聚糖12g、粉煤灰60g，搅拌完毕，45℃水浴加热1h，即得到生物质高效环保煤矿用温敏性水凝胶。

以上对本发明做了详细的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡依据本发明的精神实质所作的等效变换，都应涵盖在本发明的保护范围内。