技术领域
[0001] 本
发明属于煤矿防灭火的煤自燃防治技术领域，具体是指一种防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，通过激活粉煤灰中的碱金属后再进行高效快速螯合，阻断粉煤灰沉降和胶结硬化，防止粉煤灰灌浆堵管的发生。
背景技术
[0002] 矿井火灾危害严重，一方面产生高温有毒有害气体，严重威胁井下人员的生命安全；还能诱发瓦斯、煤尘爆炸，造成重大的人员伤亡，限制了开采效率，火区封闭带来重大经济损失。近年来，矿山对防灭火材料需求量剧增，灌浆防灭火技术因其低成本、简单快速，被作为日常防灭火技术使用。许多矿山在采用了黄泥、
水泥
砂浆的同时，也在大规模使用粉煤灰浆液。一方面就近解决了热电厂粉煤灰废料，价格低廉，防止其堆积和运输中产生大量环境污染，另一方面可替代黄土灌浆、充填，有效减少了黄土资源的大量流失，且大幅降低使用成本，因此黄泥灌浆逐渐被粉煤灰灌浆取代。但粉煤灰浆液是一种
非牛顿
流体，粉煤灰灌浆使用中，管流过程不同的使用地点流速不同，粘性和浆体的携带能
力也随之发生改变，固相颗粒易附着在管壁上，单一粉煤灰悬浮浆液不在具有良好的管道可灌注性，造成管道沉降、结渣堵管，影响灌浆管路的输送能力，进而影响灌浆效果，传统的黄泥灌浆后清水冲管由于粉煤灰沉降后的粘附结渣活性很难清除附壁粉煤灰，因此各类粉煤灰悬浮浆液开始使用。
[0003] 因此煤矿面临来源广泛的粉煤灰，传统的稠化添加材料及灌注工艺已经不能解决粉煤灰管道运输中的沉降问题。目前，为了防止灌浆管路堵塞，普遍采用灌浆后利用清水冲刷的方式清洗管路，但清水冲刷流量、冲刷时机、持续冲刷时间等对冲刷效果的影响不明确，导致管路清洗工作费时费力，还不能保证冲刷效果。
发明内容
[0004] 为解决上述现有难题，本发明针对粉煤灰灌浆过程中面临的易沉降结渣，导致灌浆管路堵塞的问题，提供了一种防治煤自燃的粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料。该浆液材料成本低廉、绿色环保，同时通过激活粉煤灰中的碱金属进行高效快速螯合，阻断粉煤灰沉降和胶结硬化，超长稳态悬浮粉煤灰浆液，并防止煤矿注浆管路结渣堵管，保障煤矿粉煤灰防灭火技术的持续高效实施，并实现井下灌注后粉煤灰浆液对煤自燃区域的均匀
覆盖，起到煤自燃防治的目的。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：一种防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，包括如下重量份的组分：0.5～2份粉煤灰碱金属螯合悬浮剂、0.2～0.5份碱金属螯合激发剂、20～30份粉煤灰和68～78份水；所述粉煤灰碱金属螯合悬浮剂包括如下重量份组分：5～8份高吸水聚丙烯酰胺、40～50份木质素磺酸钠、40～50份
葡萄糖酸钠和3～5份海藻酸钠；所述碱金属螯合激发剂包括如下重量份组分：20～30份
硅酸钠、30～40份
硫酸钠和30～40份
碳酸钠；
[0006] 进一步地，所述粉煤灰碱金属螯合悬浮剂中
葡萄糖酸钠和海藻酸钠的重量份比为10:1；
[0007] 进一步地，所述碱金属螯合激发剂中硫酸钠和碳酸钠的重量份比为1:1；
[0008] 进一步地，所述一种防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料的制法，包括如下步骤：
[0009] 1)按照组分的重量份比称取各组分；
[0010] 2)先将20～30份重量份数的粉煤灰与等重量份的水分充分混合形成粉煤灰浆液，然后加入0.2～0.5份的重量份的粉煤灰碱金属螯合激发剂，充分搅拌均匀；
[0011] 3)在1min内将剩余38～58份的重量份的水与0.5～2份的重量份的粉煤灰碱金属螯合悬浮剂充分混合后，加入步骤2)得到的粉煤灰浆液中，充分搅拌后形成本发明浆液材料，通过煤矿灌浆管路灌注至使用区域用于防治煤自燃。
[0012] 采用上述方案本发明取得有益效果如下：
[0013] 本发明防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料的工艺及使用方法简单，煤矿灌浆管路灌注过程中浆液材料悬浮性好、不易激活结渣。所用材料价格低廉、来源广泛、绿色环保。
[0014] 本发明防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料通过激活粉煤灰中的碱金属后再对激活的碱金属进行高效快速螯合，阻断了碱金属与粉煤灰中活性硅化物等的结合，从本质上阻断粉煤灰沉降和胶结硬化，超长稳态悬浮粉煤灰浆液，并防止煤矿注浆管路结渣堵管。保障煤矿粉煤灰防灭火技术的持续高效实施。
[0015] 本发明防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料与现有粉煤灰悬浮浆液材料相比，具有如下突出优点：
[0016] (1)高稳态，不胶结。本发明防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，克服了粉煤灰浆液添加传统悬浮剂未能解决的粉煤灰内碱金属与硅化物激活胶结的问题，解决了传统粉煤灰灌浆中因胶结沉降导致的管内附壁结渣堵塞的难题，避免了煤矿现场粉煤灰灌浆防灭火堵管问题的发生，节省大量了成本。
[0017] (2)超长稳态悬浮。本发明防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，在传统增稠分散悬浮原理的
基础上，引入粉煤灰内碱金属激活螯合悬浮原理，粉煤灰内碱金属激活后在粉煤灰内形成一体化网状结合态，碱金属进一步螯合，与水溶液体系形成螯合连接结构，最终通过螯合激活碱金属，将粉煤灰和水形成超稳态悬浮体系。相比较传统的增稠分散悬浮，该种悬浮状态能够克服后期粉煤灰聚合沉降；相比较较新的螯合悬浮体系，激活再螯合克服了后期粉煤灰内未形成网状一体化结构导致的部分组分分散聚合沉降的难题。
具体实施方式
[0018] 下面将对本发明
实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 实施例1，本实施例防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，首先取10g(重量份数为20份)粉煤灰与10ml(重量份数为20份)水充分混合形成粉煤灰浆液，然后加入0.1g(重量份数为0.2份)的粉煤灰碱金属螯合激发剂(包括0.02g
硅酸钠、0.04g的硫酸钠和0.04g的碳酸钠)，充分搅拌形成混合浆液。在1min内在30ml(重量份数为60份)水中加入0.1g(重量份数为0.2份)粉煤灰碱金属螯合悬浮剂(包括0.005g高吸水聚丙烯酰胺、
0.04g的木质素磺酸钠、0.05g葡萄糖酸钠和0.005g的海藻酸钠)，充分混合后加入到先前配置好的粉煤灰浆液中，再次充分搅拌后形成所述浆液材料。观测样品的分层、
泌水和浆液上层
粘度变化，结果详见下表1。
[0020] 实施例2，本实施例防治煤自燃粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，首先取10g(重量份数为20份)粉煤灰与10ml(重量份数为20份)水充分混合形成粉煤灰浆液，然后加入0.1g(重量份数为0.2份)的粉煤灰碱金属螯合激发剂(包括0.02g硅酸钠、0.04g的硫酸钠和0.04g的碳酸钠)，充分搅拌形成混合浆液。在1min内在30ml(重量份数为60份)水中加入0.25g(重量份数为0.5份)粉煤灰碱金属螯合悬浮剂(包括0.02g高吸水聚丙烯酰胺、
0.098g的木质素磺酸钠、0.12g葡萄糖酸钠和0.012g的海藻酸钠)，充分混合后加入到先前配置好的粉煤灰浆液中，再次充分搅拌后形成所述浆液材料。观测样品的分层、泌水和浆液上层粘度变化，结果详见下表1。
[0021] 实施例3，本实施例防治煤自燃的粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，首先取10g(重量份数为20份)粉煤灰与10ml(重量份数为20份)水充分混合形成粉煤灰浆液，然后加入0.1g(重量份数为0.2份)的粉煤灰碱金属螯合激发剂(包括0.02g硅酸钠、0.04g的硫酸钠和0.04g的碳酸钠)，充分搅拌形成混合浆液。在1min内在25ml(重量份数为50份)水中加入0.4g(重量份数为0.8份)粉煤灰碱金属螯合悬浮剂(包括0.03g高吸水聚丙烯酰胺、0.15g的木质素磺酸钠、0.2g葡萄糖酸钠和0.02g的海藻酸钠)，充分混合后加入到先前配置好的粉煤灰浆液中，再次充分搅拌后形成所述浆液材料。观测样品的分层、泌水和浆液上层粘度变化，结果详见下表1。
[0022] 实施例4，本实施例防治煤自燃的粉煤灰碱金属螯合硬化阻断型浆液材料，首先取10g(重量份数为20份)粉煤灰与10ml(重量份数为20份)水充分混合形成粉煤灰浆液，然后加入0.25g(重量份数为0.5份)的粉煤会碱金属螯合激发剂(包括0.05g硅酸钠、0.1g的硫酸钠和0.1g的碳酸钠)，充分搅拌形成混合浆液。在1min内在25ml(重量份数为50份)水中加入
0.4g(重量份数为0.8份)粉煤灰碱金属螯合悬浮剂(包括0.03g高吸水聚丙烯酰胺、0.15g的木质素磺酸钠、0.2g葡萄糖酸钠和0.02g的海藻酸钠)，充分混合后加入到先前配置好的粉煤灰浆液中，再次充分搅拌后形成所述浆液材料。观测样品的分层、泌水和浆液上层粘度变化，结果详见下表1。
[0023] 对比例：对比例包括三个对比例：(1)对比例1，仅用10g粉煤灰和40g水进行充分搅拌形成粉煤灰浆液；(2)对比例2，添加从煤矿现场取到增稠分散悬浮剂
质量比百分比为1％到10g粉煤灰和40g水形成的粉煤灰浆液中，形成增稠分散粉煤灰悬浮浆液；(3)对比例3，添加从煤矿现场取到结构螯合包裹悬浮粉质量比百分比为1％到10g粉煤灰和40g水形成的粉煤灰浆液中，形成粉煤灰结构螯合包裹悬浮浆液。观测样品的分层、泌水和浆液上层粘度变化，结果详见下表1。
[0024] 表1不同阻化剂阻化处理与原煤的特征
氧化参数
[0025]
[0026] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
