一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個產(chǎn)煤大國，瓦斯是與煤炭共同伴生的優(yōu)質(zhì)潔凈能源，也是煤礦井下開采掘進(jìn)工作面的重大安全隱患。為了保證煤礦井下開采掘進(jìn)過程礦井巷道內(nèi)瓦斯涌出和操作面安全，目前的煤礦企業(yè)已基本裝備了瓦斯檢測系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)，由于煤炭礦井巷道壁面瓦斯涌出濃度極不均勻，現(xiàn)有的瓦斯檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，為確保安全生產(chǎn)，通風(fēng)系統(tǒng)幾乎全天候滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)耗電量占全礦井總耗電量的15%至20%，有的煤礦甚至達(dá)到30%以上。因此準(zhǔn)確掌握煤層瓦斯涌出量的大小及規(guī)律，是合理進(jìn)行礦井通風(fēng)設(shè)計和瓦斯綜合治理的重要依據(jù)。
[0003]專利CN101781497A公開了一種煤礦井下瓦斯封堵涂料，噴涂在煤壁可以防止瓦斯?jié)B漏，該涂料的粉料主要為水泥、石英粉、滑石粉、粉煤灰等，其中粉煤灰(漂珠)添加量僅為5?10%。發(fā)表在《粉煤灰綜合利用》上的“粉煤灰對煤礦井下礦井巷道噴涂材料性能影響研宄”中采用“粉煤灰浮選脫碳實驗研宄”中的脫碳粉煤灰代替40%左右的石英粉填料制備煤礦井下噴涂材料，性能良好。但粉煤灰采用浮選法脫碳，需要加入價格昂貴的乳化劑、捕收劑及起泡劑，浮選產(chǎn)率在30?35%，且浮選獲得的脫碳粉煤灰還需烘干才能使用，工序繁多；另外浮選后的脫碳粉煤灰表面殘留有捕收劑及起泡劑等表面活性劑，使粉煤灰顆粒在涂料中易團(tuán)聚而沉降，使涂料分散性變差。因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供一種降低礦井巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛?、使瓦斯涌出均勻、降低成本的一種瓦斯封堵涂料。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，按液料和粉料的質(zhì)量百分比為40?55: 100組成。
[0007]所述的液料為彈性聚合乳液。
[0008]所述的彈性聚合乳液為陰離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組成:超細(xì)粉煤灰50?80、水泥O?30、石墨3?5、炭黑O?2、氯化石蠟7?12、氫氧化鋁3?8。
[0010]所述超細(xì)粉煤灰和水泥的總重量占粉料的80% ;所述石墨和炭黑為導(dǎo)電填料，且總重量占粉料的5% ;所述氯化石蠟和氫氧化鋁為阻燃劑，且總重量占粉料的15%。
[0011]所述超細(xì)粉煤灰的粒徑為I?10 μ m。
[0012]所述的水泥為325#礦渣硅酸鹽水泥或更高標(biāo)號水泥。
[0013]所述涂料使用時按照以下質(zhì)量百分比組成:水25?40、液料40?55、粉料100。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果為:
[0015]采用密封劑噴涂煤壁堵塞煤壁表層的裂隙，減緩并穩(wěn)定煤壁瓦斯涌出，可以提供穩(wěn)定可信的瓦斯檢測條件；該密封劑涂層結(jié)構(gòu)致密，具有良好的氣密性，且粘結(jié)性、防水性、抗拉伸性、抗靜電性、阻燃性等均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且改密封劑使用煤基固廢粉煤灰為主要粉體填料，故成本低于市面上同類產(chǎn)品；該密封劑噴涂礦井巷道煤壁以遲滯減緩?fù)咚褂砍觯葴p少瓦斯向礦井巷道及大氣的排放量，也減少了排風(fēng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷，還能使煤礦掘進(jìn)礦井巷道中瓦斯涌出速率各處趨于平穩(wěn)化，創(chuàng)造一個大的均勻測量環(huán)境。
【附圖說明】
[0016]下面通過附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]圖1為本發(fā)明中實施例1試件的電鏡掃描圖；
[0018]圖2為本發(fā)明中實施例1全水泥的電鏡掃描圖。
【具體實施方式】
[0019]下面實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0020]實施例1
[0021]將粒徑為2.18 μ m的超細(xì)粉煤灰60kg、標(biāo)號為325的礦渣硅酸鹽水泥20kg、氯化石錯10kg、氫氧化銷5kg、石墨3kg、炭黑2kg混勾即為粉料；在施工現(xiàn)場取柔性乳液S400F50kg倒入注楽泵攪拌罐，再加入30kg水，低速攪拌均勾后，再加入上述粉料，繼續(xù)攪拌均勾即可進(jìn)行礦井巷道壁面噴涂施I工。
[0022]檢測結(jié)果:
[0023]I)表觀性能
[0024]涂層表干時間lOmin，實干時間7h，實干后涂層平整無裂縫；
[0025]2)力學(xué)性能
[0026]無處理拉伸強(qiáng)度3.1MPa，斷裂伸長率83%，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；
[0027]3)煤安測試
[0028]阻燃性測試:酒精燈有焰燃燒2.1s,無焰燃燒8s，火焰擴(kuò)展長度105-129mm ;酒精噴燈有焰燃燒1.ls，無焰燃燒4.2s，火焰擴(kuò)展長度162-198mm ；
[0029]抗靜電測試:試件上表面電阻1.14X 14 Ω，下表面電阻5.83X 13 Ω ；
[0030]阻燃性和抗靜電性均符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT-113-1995《煤礦井下用聚合物制品阻燃抗靜電性通用實驗方法和判定規(guī)則》中規(guī)定的要求；
[0031]4)氣密性能
[0032]依據(jù)GB/T7755-2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠透氣性的測定》方法，對試件進(jìn)行了壓差法氣體透過量測試，氧氣透過量為76.445cmVm2.24h.0.1MPa，滲透系數(shù)為3.841 X 1-10Cm3.cm/m2.s.cmHg。同時以全水泥(不摻加超細(xì)粉煤灰)的試件作了對比試驗，氧氣透過量為 212.309cmVm2.24h.0.1MPa,滲透系數(shù)為 10.67X 1-10Cm3.cm/m2.s.cmHgo可以看出，本實施例試件的氣體滲透性僅為全水泥試件的三分之一。另外，與文獻(xiàn)中提到的膜材料的滲透系數(shù)對比，本實施例試件與塑料薄膜(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)的氣密性相當(dāng)。
[0033]進(jìn)而對本實施例試件和全水泥試件分別作了電鏡掃描分析，如圖1和圖2所示，相比較可以看出，本實施例試件形貌均勻結(jié)構(gòu)致密，僅有少量細(xì)小微孔發(fā)育，而全水泥試件局部放大后孔隙空洞結(jié)構(gòu)較大，說明超細(xì)粉煤灰的加入優(yōu)化了原料顆粒的粒級級配，提高了粉料顆粒與乳液的相容性，有效防止了裂縫和孔隙的形成，切實提升了材料的氣密性。
[0034]實施例2
[0035]將粒徑為3.76 μ m的超細(xì)粉煤灰70kg、標(biāo)號為325的礦渣硅酸鹽水泥10kg、氯化石錯12kg、氫氧化銷3kg、石墨5kg混勾即為粉料；在施工現(xiàn)場取柔性乳液S400F 50kg倒入注漿泵攪拌罐，再加入32kg水，低速攪拌均勻后，再加入上述粉料，繼續(xù)攪拌均勻即可進(jìn)行礦井巷道壁面噴涂施工。
[0036]檢測結(jié)果:
[0037]I)表觀性能
[0038]涂層表干時間12min，實干時間7h，實干后涂層無裂縫；
[0039]2)力學(xué)性能
[0040]無處理拉伸強(qiáng)度3.5MPa，斷裂伸長率80 %，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；
[0041]3)煤安測試
[0042]阻燃性測試:酒精燈有焰燃燒2.2s，無焰燃燒11.4s，火焰擴(kuò)展長度80_89mm ;酒精噴燈有焰燃燒1.ls，無焰燃燒8.2s，火焰擴(kuò)展長度95-109mm ；
[0043]抗靜電測試:試件下表面電阻1.1 XlO3 Ω，上表面電阻3.8 XlO4 Ω ；
[0044]阻燃性和抗靜電性均符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT-113-1995《煤礦井下用聚合物制品阻燃抗靜電性通用實驗方法和判定規(guī)則》中規(guī)定的要求；
[0045]4)氣密性能
[0046]依據(jù)GB/T7755-2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠透氣性的測定》方法，對試件進(jìn)行了壓差法氣體透過量測試，氧氣透過量為77.862cmVm2.24h.0.1MPa，滲透系數(shù)為3.912 X ICT10Cm3.cm/m2.s.cmHgo
[0047]實施例3
[0048]將粒徑為2.18 μ m的超細(xì)粉煤灰75kg、標(biāo)號為325的礦渣硅酸鹽水泥5kg、氯化石錯7kg、氫氧化銷8kg、石墨3kg、炭黑2kg混勾即為粉料；在施工現(xiàn)場取柔性乳液S400F50kg倒入注楽泵攪拌罐，再加入38kg水，低速攪拌均勾后，再加入上述粉料，繼續(xù)攪拌均勾即可進(jìn)行礦井巷道壁面噴涂施工。
[0049]檢測結(jié)果:
[0050]I)表觀性能
[0051]涂層表干時間13min，實干時間7.5h，實干后涂層無裂縫；
[0052]2)力學(xué)性能
[0053]無處現(xiàn)拉伸強(qiáng)度3.4MPa，斷裂伸長率70 %，0.3MPa 30min不透水，符合GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；
[0054]3)煤安測試
[0055]阻燃性測試:酒精燈有焰燃燒1.2s，無焰燃燒8.7s，火焰擴(kuò)展長度102_129mm ;酒精噴燈有焰燃燒1.2S，無焰燃燒4.ls，火焰擴(kuò)展長度143-178mm ；
[0056]抗靜電測試:試件上表面電阻1.82 XlO6 Ω，下表面電阻2.45 XlO5 Ω ；
[0057]阻燃性和抗靜電性均符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT-113-1995《煤礦井下用聚合物制品阻燃抗靜電性通用實驗方法和判定規(guī)則》中規(guī)定的要求；
[0058]4)氣密性能
[0059]依據(jù)GB/T7755-2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠透氣性的測定》方法，對試件進(jìn)行了壓差法氣體透過量測試，氧氣透過量為82.472cmVm2.24h.0.1MPa，滲透系數(shù)為4.144X 10_lclcm3.cm/m2.s.cmHgo
【主權(quán)項】
1.一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:按液料和粉料的質(zhì)量百分比為40?55: 100 組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的液料為彈性聚合乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的彈性聚合乳液為陰離子型丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦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組成:超細(xì)粉煤灰50?80、水泥O?30、石墨3?5、炭黑O?2、氯化石錯7?12、氫氧化銷3?8。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述超細(xì)粉煤灰和水泥的總重量占粉料的80% ;所述石墨和炭黑為導(dǎo)電填料，且總重量占粉料的5% ;所述氯化石蠟和氫氧化鋁為阻燃劑，且總重量占粉料的15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述超細(xì)粉煤灰的粒徑為I?10 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于:所述的水泥為325#礦澄娃酸鹽水泥或更高標(biāo)號水泥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，其特征在于，所述涂料使用時按照以下質(zhì)量百分比組成:水25?40、液料40?55、粉料100。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料；提供一種降低礦井巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛?、使瓦斯涌出均勻、降低成本的一種瓦斯封堵涂料；一種礦井巷道壁面瓦斯封堵涂料，按液料和粉料的質(zhì)量百分比為40～55∶100組成，所述的液料為彈性聚合乳液，所述的彈性聚合乳液為陰離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組成：超細(xì)粉煤灰50～80、水泥0～30、石墨3～5、炭黑0～2、氯化石蠟7～12、氫氧化鋁3～8；所述超細(xì)粉煤灰的粒徑為1～10μm，所述的水泥為325#礦渣硅酸鹽水泥或更高標(biāo)號水泥；本發(fā)明主要應(yīng)用于煤礦方面。
【IPC分類】C09D125-14, C09D133-08, C09D5-18, C09D7-12, C09D5-24
【公開號】CN104650664
【申請?zhí)枴緾N201510078403
【發(fā)明人】薛芳斌, 楊鳳玲, 宋慧平, 程芳琴
【申請人】山西大學(xué), 山西瑞恩澤科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月10日