CN102942428A - 高威力煤矿许用水胶***及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高威力煤矿许用水胶***，由以下重量份数的物质组成：浓度为75～86%的硝酸一甲胺水溶液：30～45；粉状硝酸铵：28～38；硝酸钠：7～14；高效消焰剂：5～12；铝粉：0.1～1.5；田菁粉：0.6～1.4；气泡载体：1～3；交联剂：0.2～0.4；氟化蛋白：0.1～0.3；本发明的水胶***的威力达到现有二级煤矿许用水胶***的水平，而安全性又满足现有三级煤矿许用水胶***的要求，在高瓦斯煤矿***作业中，炮眼利用率显著提高，降低了***成本。

Description

高威力煤矿许用水胶***及其制法

技术领域

本发明涉及一种新型高威力煤矿许用水胶***的配方和制作方法。

背景技术

在现有高瓦斯和煤尘***危险控制***技术中，常规***有三级煤矿许用乳化***，三级煤矿许用水胶***，但这类***存在***威力低，炮眼利用率低等缺点。目前，在高瓦斯岩巷或煤巷掘进中，广泛使用安全级别低的二级煤矿许用乳化***或二级煤矿许用水胶***，但由于这类***的安全性低，对含有瓦斯突出危险的巷道掘进***中，容易发生瓦斯***的危险。

对于中硬以上的岩石，现有的三级煤矿水胶***的***破岩能量是不足的。大量生产实践证明，对中硬岩石，采用三级煤矿许用水胶***，***的炮孔利用率低，岩巷掘进效率低下，不能满足煤矿建设和煤炭安全高效开采的需要。现有煤矿水胶***技术是上世纪七十年代我国从国外引进的，其配方原理和制造技术和装备基本沿用原有技术，多年来一直没有突破原有的技术原理。煤矿许用***一方面要有足够的***能量，另一方面又要有可靠的瓦斯安全性能，也就是说对瓦斯的点火能力弱。从***能量角度看，***的***能量水平和可燃气安全性是一对矛盾，两者必须适当兼顾。水胶***中一般含有高能物质（硝酸甲胺），容易协调***能量和可燃气安全性的矛盾。解决水胶******威力和可燃气安全性矛盾这一关键技术的途径是：调整水胶***中硝酸甲胺和铝粉的用量，采用高效抑制剂和适当的交联技术，提高******化学反应的完全性，以达到提高***能量而又保证可燃气安全性的目的。

由于水胶***水基凝胶的特殊结构，现有的三级煤矿许用水胶***中采用惰性大理石粉（CaCO3）作为煤矿许用***的消焰剂，但是大理石粉的化学阻化效率低，***爆轰反应时又分解吸热，要达到相应的安全级别，就需要添加更多的质量分数，因而造成了***的***能量降低过多。根据煤矿许用***的安全设计理论，采用高效卤化物消焰剂来代替现有三级煤矿许用水胶***配方中的大理石粉，同时对其它组分的配比进行调整，以达到在保证煤矿许用水胶***三级可燃气安全度标准的基础上，使***能量得到较大提高的目的。根据研究，碱金属的卤化物是瓦斯燃烧分解反应最有效的化学抑制剂，它的消焰机理和大理石粉有很大不同，与大理石粉相比其在含量很少的情况下就能达到相应的安全级别，且对***的***能量消耗较小。为保证水胶***制造质量，还要对新型消焰剂进行微胶囊包覆。

发明内容

本发明为克服现有三级煤矿许用水胶******威力低的难题，提供一种用于煤矿井下有瓦斯和煤尘***危险工作面并能够***破碎中硬以上岩石的***要求的高威力煤矿许用水胶***，其***威力达到现有二级煤矿许用水胶***水平，而安全性又能符合现有三级煤矿许用水胶***的要求，同时还提供这种高威力煤矿许用水胶***的制造方法。

一种高威力煤矿许用水胶***，由以下重量份数的物质组成：

浓度为75～86%的硝酸一甲胺水溶液：30～45；

粉状硝酸铵：28～38；

硝酸钠：7～14；

高效消焰剂：5～12；

铝粉：0.1～1.5；

田菁粉：0.6～1.4；

气泡载体：1～3；

交联剂：0.2～0.4；

氟化蛋白：0.1～0.3；

其中所述高效消焰剂按重量份数计含有：氯化钾85～92、氯化铵5～10、抗水包覆剂3.0～5.0；所述抗水包覆剂按重量份数计含有：石蜡或复合蜡90～95、十二烷基硫酸钠5～10。

本发明的高威力煤矿许用水胶***，其中所述气泡载体为具有微孔的材料，优选玻璃微珠或膨胀珍珠岩。

本发明的高威力煤矿许用水胶***，其中所述交联剂为浓度为60～70%的高猛酸钾或重铬酸钾或焦锑酸钾水溶液。

本发明的高威力煤矿许用水胶***的制造方法，包括以下步骤：

a.将石蜡或复合蜡90～95、十二烷基硫酸钠5～10，于110～120℃混熔，制成抗水包覆剂；

b.将氯化钾85～92与氯化铵5～10混合后，再将所述抗水包覆剂3～5喷雾包覆在氯化钾和氯化铵混合物的表面得到高效消焰剂；

c.将硝酸钠与田菁粉搅拌混合得到硝酸钠和田菁粉的混合物；

d.将硝酸铵通过破碎机破碎成粒子直径小于1mm的粉状硝酸铵；

e.依次将浓度为75～86%的硝酸一甲胺水溶液、粉状硝酸铵、硝酸钠和田菁粉的混合物、铝粉、高效消焰剂、气泡载体、交联剂、氟化蛋白混合均匀后装药，即制得高威力煤矿许用水胶***。

本发明中所使用的氟化蛋白指的是氟蛋白泡沫灭火剂(MPF)，氟蛋白泡沫灭火剂是在蛋白泡沫灭火剂的基础上加入适当的氟碳表面活性剂配制而成。产品类型有FP-3%、FP-6%等，均可使用。本发明所使用的玻璃微珠是由硼硅酸盐原料经加工而成，粒度为10-250微米，壁厚1-2微米。该产品具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水性能，非常容易分散于有机材料体系中。

本发明的基本原理是：利用减少***中的水含量降低******时因水份的蒸发造成的热损失，增加硝酸一甲胺和铝粉的含量来提高***的爆热来提高***威力，同时，又利用微胶囊技术使石蜡或复合蜡和表面活性剂分散包覆粉状氯化钾和氯化铵制得的高效消焰剂与硝酸一甲胺水溶液中水的共同作用来满足***的安全性，借助气泡载体的微孔来提高***的爆轰感度，制得***的威力达到现有二级煤矿许用水胶***的水平，而安全性又满足现有三级煤矿许用水胶***的要求。

本发明有以下几个特点：

1、选用氯化钾和氯化铵作为高效消焰剂，代替传统的大理石粉，一方面，氯化钾的化学抑制效果好，另一方面，氯化铵的加入，当******时，氯化铵与***组份中的硝酸钠能形成离子交换剂(NH₄CL+NaNO₃→Na CL+NH₄ NO₃)，进一步起到消焰的作用，在***水含量减少的情况下，对提高***的安全性起重要作用。

2、通过提高硝酸一甲胺和铝粉的含量，减小***中的水含量，***的***能量得到显著提高。

3、为防止消焰剂对凝胶体系造成离析，本发明中把抗水剂（石蜡或复合蜡）与表面活性剂（十二烷基硫酸钠）结合起来对消焰剂氯化钾和氯化铵进行微胶囊包覆处理，阻止氯化钾和氯化铵因吸水而破坏三级煤矿许用水胶***凝胶体的形成，对***的贮存稳定性起重要作用。

综上所述，本发明与现有煤矿许用水胶***相比，其显著优点是：

1）***的威力达到现有二级煤矿许用水胶***的水平，而安全性又满足现有三级煤矿许用水胶***的要求，在高瓦斯煤矿***作业中，炮眼利用率显著提高，降低了***成本。

2)制造方法简便，可靠，安全，适合于工业化生产。

本发明提供的高威力三级煤矿许用水胶***广泛适用于含有瓦斯和煤尘***危险的煤矿的岩石巷巷道或煤巷道的***工程。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

实施例1：

一种高威力煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为82%硝酸一甲胺水溶液38、粉状硝酸铵35、硝酸钠8、高效消焰剂8、铝粉0.5、田菁粉0.9、玻璃微珠2、浓度为60%的重铬酸钾水溶液0.3、氟化蛋白0.2，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾90%、氯化铵5%、抗水包覆剂5%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：复合蜡94%、十二烷基硫酸钠6%。

按照上述组份和含量，以下述制备步骤制成本发明的高威力三级煤矿许用水胶***：

a.将石蜡或复合蜡、十二烷基硫酸钠、于110～120℃混熔，制成抗水包覆剂，备用；

b.将氯化钾与氯化铵混合5分钟后，将由a制得的包覆剂喷雾包覆在氯化钾和氯化铵混合物的表面混合10分钟得到高效消焰剂，备用；

c.将硝酸钠与田菁粉搅拌混合5分钟得到硝酸钠和田菁粉的混合物，备用；

d.将硝酸铵通过破碎机破碎成粒子直径小于1mm的粉状硝酸铵，备用；

e.将浓度为82%的硝酸一甲胺溶液加热至温度为70±5℃时，保温备用；

f.在混合罐中，开启搅拌器，依次加入由e制得的硝酸一甲胺溶液、由d制得的粉状硝酸铵、由c制得的硝酸钠和田菁粉的混合物、由b制得的高效消焰剂，以及铝粉、玻璃微珠、浓度为60%的重铬酸钾水溶液、氟化蛋白混合均匀后装药，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

实施例2：

一种高威力三级煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为85%硝酸一甲胺水溶液36、粉状硝酸铵34、硝酸钠9、高效消焰剂9、铝粉0.8、田菁粉0.9、玻璃微珠2、浓度为60的高猛酸钾水溶液0.2、氟化蛋白0.1，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾88%、氯化铵7%、抗水包覆剂5%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：复合蜡92%、十二烷基硫酸钠8%。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

实施例3：

一种高威力三级煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为81%硝酸一甲胺水溶液40、粉状硝酸铵34、硝酸钠9、高效消焰剂8、铝粉0.9、田菁粉0.9、膨胀珍珠岩2、浓度为60%的重铬酸钾水溶液0.2、氟化蛋白0.1，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾91%、氯化铵6%、抗水包覆剂3%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：复合蜡94%、十二烷基硫酸钠6%。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

实施例4：

一种高威力三级煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为80%硝酸一甲胺水溶液40、粉状硝酸铵35、硝酸钠9、高效消焰剂8、铝粉0.9、田菁粉0.9、玻璃微珠2、浓度为60%的重铬酸钾水溶液0.2、氟化蛋白0.1，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾91%、氯化铵6%、抗水包覆剂3%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：复合蜡94%、十二烷基硫酸钠6%。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

实施例5：

一种高威力三级煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为85%硝酸一甲胺水溶液34、粉状硝酸铵35、硝酸钠8、高效消焰剂7、铝粉0.5、田菁粉0.8、膨胀珍珠岩3、浓度为60%的重铬酸钾水溶液0.3、氟化蛋白0.2，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾85%、氯化铵10%、抗水包覆剂5%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：复合蜡92%、十二烷基硫酸钠8%。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

实施例6：

一种高威力三级煤矿许用水胶***，其中各组份按重量份数计是：浓度为84%硝酸一甲胺水溶液39、粉状硝酸铵33、硝酸钠9、高效消焰剂8、铝粉0.8、田菁粉0.9、玻璃微珠2、浓度为66%的高猛酸钾水溶液0.2、氟化蛋白0.1，其中高效消焰剂中各组份含量是氯化钾88%、氯化铵8%、抗水包覆剂4%；其中抗水包覆剂中各组份含量是：高分子树脂95%、十二烷基硫酸钠5%。

根据上述组份和含量，按照实施例1的制备步骤，即制得高威力三级煤矿许用水胶***。

试验例：

为了检测本发明的高威力煤矿许用水胶***的瓦斯安全性和***威力，按照常规***检测方法对上述实施例1-6进行检测，检测结果见下表：

表1

注：表1中所述比较例为现有技术中大理石粉为消焰剂的三级煤矿许用***。

从表1可以看出，本发明的水胶***与以的三级煤矿水胶***相比，瓦斯安全性均合格，而***威力有明显提高。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高威力煤矿许用水胶***，其特征在于：由以下重量份数的物质组成： 

浓度为75～86%的硝酸一甲胺水溶液：30～45； 

粉状硝酸铵：28～38； 

硝酸钠：7～14； 

高效消焰剂：5～12； 

铝粉：0.1～1.5； 

田菁粉：0.6～1.4； 

气泡载体：1～3； 

交联剂：0.2～0.4； 

氟化蛋白：0.1～0.3； 

其中所述高效消焰剂按重量份数计含有：氯化钾85～92、氯化铵5～10、抗水包覆剂3.0～5.0；所述抗水包覆剂按重量份数计含有：石蜡或复合蜡90～95、十二烷基硫酸钠5～10。 

2.根据权利要求1所述的高威力煤矿许用水胶***，其特征在于：所述气泡载体为玻璃微珠或膨胀珍珠岩。 

3.根据权利要求1所述的高威力煤矿许用水胶***，其特征在于：所述交联剂为浓度为60～70%的高猛酸钾或重铬酸钾或焦锑酸钾水溶液。 

4.一种制造权利要求1至3任一项所述的高威力煤矿许用水胶***的方法，其特征在于：包括以下步骤： 

a.将石蜡或复合蜡90～95、十二烷基硫酸钠5～10，于110～120℃混熔，制成抗水包覆剂； 

b.将氯化钾85～92与氯化铵5～10混合后，再将所述抗水包覆剂3～5喷雾包覆在氯化钾和氯化铵混合物的表面得到高效消焰剂； 

c.将硝酸钠与田菁粉搅拌混合得到硝酸钠和田菁粉的混合物； 

d.将硝酸铵通过破碎机破碎成粒子直径小于1mm的粉状硝酸铵； 

e.依次将浓度为75～86%的硝酸一甲胺水溶液、粉状硝酸铵、硝酸钠和田菁粉的混合物、铝粉、高效消焰剂、气泡载体、交联剂、氟化蛋白混合均匀后装药，即制得高威力煤矿许用水胶***。 

5.权利要求1至3任一项所述的高威力煤矿许用水胶***在含有瓦斯和煤尘***危险的煤矿的岩石巷道或煤巷道的***工程中的应用。