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1、10申请公布号CN103362532A43申请公布日20131023CN103362532ACN103362532A21申请号201310269015322申请日20130628E21F5/02200601C09K8/4220060171申请人中国矿业大学地址221008江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院72发明人秦波涛张雷林鲁义申红敏74专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所普通合伙32249代理人杨晓玲54发明名称用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法57摘要一种用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫，将活性炭粉分散在水中并加入一定量的粘稠剂制成具有一定浓度含活性炭的稠化。
2、溶液，在溶液中加入少量交联剂和发泡剂并在空气的作用下进行物理机械搅拌发泡，制成含活性炭的胶体泡沫。该胶体泡沫经矿井注浆管道注入采空区后，能大面积覆盖采空区浮煤和封堵煤体裂隙，利用活性炭充分吸附采空区游离的瓦斯，同时在煤体表面可形成类似布匹的膜状胶体覆盖物，达到持久有效地抑制煤体瓦斯涌出的目的。含活性炭的胶体泡沫防治采空区瓦斯涌出的效果显著，且成本低廉，具有广泛的应用前景。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN103362532ACN103362532A1/1页21一种用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体。
3、泡沫制备方法，其特征是包括如下步骤步骤一将颗粒直径小于500微米的木质活性炭粉、黄原胶粘稠剂与水按质量比为100310配好，搅拌均匀，制成含活性炭的稠化溶液；步骤二在含活性炭的稠化溶液中同时加入硅酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵，硅酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵与稠化溶液按质量比为341000,配制，搅拌均匀形成混合溶液；步骤三在混合溶液中持续引入空气，充分搅拌、发泡形成含活性炭的胶体泡沫。2根据权利要求1所述的一种用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫，其特征是所述混合溶液中持续引入的空气体积是水体积的1030倍。权利要求书CN103362532A1/4页3用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭。
4、的胶体泡沫制备方法技术领域0001本发明涉及一种含活性炭的胶体泡沫制备方法，尤其适用于包裹采空区浮煤、封堵煤体裂隙，吸附采空区游离瓦斯以及防止瓦斯涌出的类似布匹的膜状胶体泡沫制备方法。背景技术0002矿井瓦斯是我国煤矿开采的主要自然灾害之一。近年来，随着采矿技术装备的高速发展，我国涌现出了一大批以综合机械化采煤为特征的高产高效集约化矿井。由于开采强度大、生产集中、推进速度快，导致采空区遗留残煤增多，浮煤在采空区释放出大量瓦斯。当采空区积存大量瓦斯时，往往被漏风带入工作面造成回风隅角甚至回风巷瓦斯超限而影响生产。目前，国内外常用的防治采空区瓦斯涌出的技术措施主要有设置临时风幛、抽排风机、增加风量。
5、、高位水平钻孔和采空区瓦斯抽采等。这些方法对低瓦斯矿井或产量不大的矿井是有效的，但是随着矿井向深处采掘，瓦斯含量逐渐增大，低瓦斯矿井转变为高瓦斯或突出矿井，低产量矿井进行整合也会转变为高产高效矿井，此时靠上述方法就不能行之有效的解决回风隅角瓦斯超限问题。同时由于风幛位于采空区边缘，采空区落下的矸石极易将风幛破坏，造成风幛漏风增大；增设抽排风机需要增加成本，且影响巷道的有限使用面积；无限增加风量也是不可能；高位水平钻孔和采空区瓦斯抽采普遍存在施工工程量大，抽采时间长，抽采接替紧张，一次性投入及运行费用高等问题。因此，防治采空区瓦斯涌出是国内外广泛关注的一项难题。0003为了防治采空区瓦斯涌出，本。
6、发明旨在寻求一种对游离瓦斯具有吸附能力、致密性强、胶结性好的膜状封堵材料，研究开发出一种快速、整体包裹采空区浮煤的含活性炭的胶体泡沫，以此代替现有常用防治采空区瓦斯涌出的技术措施，从而抑制采空区浮煤瓦斯涌出，防止和杜绝瓦斯涌向上隅角造成瓦斯超限现象，实现了本发明的目的。发明内容0004技术问题本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种能大范围、均匀覆盖采空区浮煤和封堵煤体裂隙，并在煤体表面交联形成膜状胶体覆盖物，能吸附采空区游离瓦斯且持续永久抑制瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法。0005技术方案本发明的用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法，包括如下步骤0006步骤一将颗。
7、粒直径小于500微米的木质活性炭粉、黄原胶粘稠剂与水按质量比为100310配好，搅拌均匀，制成含活性炭的稠化溶液；0007步骤二在含活性炭的稠化溶液中同时加入硅酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵，硅酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵与稠化溶液按质量比为341000,配制，搅拌均匀形成混合溶液；0008步骤三在混合溶液中持续引入空气，充分搅拌、发泡形成含活性炭的胶体泡沫。说明书CN103362532A2/4页40009所述混合溶液中持续引入的空气体积是水体积的1030倍。0010有益效果本发明的用于防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫，通过在水中加入活性炭粉、粘稠剂、交联剂和发泡剂，并在空气的作用下以。
8、物理机械搅拌发泡形成的多相复杂混合体系。混合溶液通过发泡后形成大量均匀细腻的含活性炭的胶体泡沫，体积大幅度增加。经矿井注浆管路将其输送至采空区后，可在采空区大面积堆积，对低、高处浮煤都能覆盖和封堵。当在煤体表面形成一层严密的胶体泡沫后停止注射，此时泡沫壁中的粘稠剂和交联剂发生交联反应形成具有一定粘弹性膜状覆盖物，该覆盖物能非常致密地包裹煤体和封堵裂隙。煤体内的游离瓦斯被活性炭吸附，且由于膜状覆盖物作用而不能向外逸散，因此含活性炭的胶体泡沫可持久有效的抑制煤体内瓦斯向外涌出。此外，由于粘稠剂具有良好的剪切稀化特性，因此浆液在机械搅拌发泡和运输的过程中不会立刻出现明显的交联反应。当泡沫经管路输送到。
9、采空区，覆盖在煤体表面后，剪切作用消失，此时泡沫壁中的粘稠剂和交联剂之间交联反应变得明显起来，体系的黏度迅速增加，具有延缓交联的作用。因此该新型胶体泡沫材料可以有效地封堵煤体裂隙、覆盖煤体，吸附采空区游离瓦斯，达到抑制采空区浮煤释放瓦斯的目的。本发明具有方法简单、用量少、成本低、安全环保等特性，而且成胶时间可控，具有广泛的应用前景。具体实施方式0011本发明的防治采空区瓦斯涌出的含活性炭的胶体泡沫制备方法如下在水中加入直径小于500微米的活性炭粉，其质量为水质量的1/10；同时加入黄原胶作为粘稠剂，黄原胶与水的质量百分比为03，搅拌均匀，形成具有一定粘度的稠化溶液；在具有一定浓度的稠化溶液中同。
10、时加入硅酸钠交联剂和十二烷基二甲基苄基氯化铵发泡剂，硅酸钠与水的质量百分比为03，十二烷基二甲基苄基氯化铵发泡剂与水的质量百分比为04，混合形成含有多相组分的混合浆液；在混合浆液中持续引入空气，充分搅拌，形成胶体泡沫，引入空气的总体积是水体积的1030倍。用螺旋泵将配置好的胶体泡沫经矿用注浆管道输送到采空区，使其均匀覆盖在采空区遗留残煤表面和封堵煤体裂隙，即可起到抑制煤炭瓦斯涌出的作用。0012本发明经现场实验，取得了较好效果0013实施例一神东煤炭公司布尔台煤矿属于现代化高产高效矿井，工作面日产量15000T，由于开采强度大，造成上隅角瓦斯浓度较高，常规方法很难有效地解决上隅角的瓦斯。采用随。
11、采随注胶体泡沫的方法，固相为直径小于500M的活性炭，气相为空气压缩机产生的压缩空气，液相为地下水。配置活性炭、粘稠剂和水质量比为100310的稠化溶液，搅拌均匀后，在该稠化溶液中同时加入硅酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵，硅酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵与稠化溶液按质量比341000配制，搅拌均匀形成混合溶液。此时控制该混合溶液流量为1520M3/H，压缩空气流量为450M3/H，通过管路不断地输入到搅拌器中，并用叶轮搅拌器不停地搅拌，发泡形成胶体泡沫。将生成的胶体泡沫利用矿井注浆管路注入实验对象22104综放工作面采空区，每次连续注12H，此时支架后方可看到有胶体泡沫扩散出来，说明胶体泡沫已。
12、较均匀充满了支架后部采空区，覆盖采空区遗煤。该工作面于2012年9月30日开始进行注入胶体泡沫实验，每次连续注12H；此后工作面每向前推进5天就注一次胶体泡沫。每次注完胶体泡沫后，测试记录上隅角瓦斯浓度的含量，与未注说明书CN103362532A3/4页5胶体泡沫前记录的上隅角瓦斯浓度含量进行比较，注射前后所测上隅角瓦斯浓度变化趋势如表1所示，可以看出，采用胶体泡沫后所测上隅角瓦斯浓度发生显著的下降，能有效保证矿井的安全回采。0014表1注胶体泡沫前后上隅角瓦斯浓度变化趋势00150016实施例二国投新集二矿属于高瓦斯突出矿井，随着向深部区域750M水平延伸，瓦斯涌出量急剧增大，造成回采面瓦斯。
13、时有超限现象。采用随采随注胶体泡沫的方法，用直径小于500M的活性炭作为固相，空气压缩机产生的压缩空气作为气相，地下水作为液相。配置活性炭、粘稠剂和水质量比为100310的稠化溶液，搅拌均匀后，在该稠化溶液中同时加入硅酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵，硅酸钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵与稠化溶液的按质量比341000配制，搅拌均匀形成混合溶液。此时控制该混合液流量为1015M3/H，压缩空气流量为350M3/H，通过管路不断地输入到搅拌器中，并用叶轮搅拌器不停地搅拌，发泡形成胶体泡沫。将生成的胶体泡沫利用矿井注浆管路注入到1603综采工作面采空区，每次连续注12H，大量的胶体泡沫较均匀地充满支架后部采空区，覆盖采空区遗煤。该工作面于2011年12月31日开始注胶体泡沫，每次连续注12H；此后工作面每向说明书CN103362532A4/4页6前推进5天就注一次胶体泡沫。每次注完胶体泡沫后，测试记录上隅角瓦斯浓度的含量，与未注胶体泡沫前记录的上隅角瓦斯浓度含量进行比较，注射前后上隅角瓦斯浓度变化趋势如表2所示。由表2可以看出，采用胶体泡沫后上隅角瓦斯发生显著的下降，保证了矿井安全回采。0017表2注胶体泡沫前后上隅角瓦斯浓度变化趋势0018说明书CN103362532A。