用于矸石山灭火降温的速固浆液、其制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液、其制备方法及应用，属于地质灾害防治技术领域，制成其有效成分的原料包括：由水、基料、强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不可流动的果冻状半固体，其制备方法是将基料和固相流态调节剂混合，再加入强悬浮络水剂和水混合，最后加入液相流态调节剂，搅拌混合，开泵输注到矸石山中。本发明的速固浆液含水量高、浆液固液相不离析、悬浮性好、预定时间内能形成胶体状的浆液，既克服了纯水和传统浆液含水量低流动速度快的缺陷，又能覆盖粘黏在目标体上实现降温、绝氧、窒息的协同作用，适用于所有矸石山灭火降温，制备方法用于制备速固浆液。

权利要求

1.一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：制成其有效成分的原料包括：水、具有粘粒效果的基料、具有悬浮吸水特性的强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂， 能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不可流动的果冻状半固体；

基料、水、强悬浮络水剂、固相流态调节剂和液相流态调节剂的重量配比为1：（2～5）：（0.01～0.025）：（0.02～0.05）：（0.1～0.2）；

所述强悬浮络水剂为膨润土、凹凸棒土、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种，或至少两种的混合物；

所述固相流态调节剂为磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐中的一种，或至少两种的混合物；

所述液相流态调节剂为水玻璃。

2.根据权利要求1所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：所述水为自来水、降雨积水或工业中水。

3.根据权利要求1或2所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液，其特征在于：所述基料为粉煤灰、水泥、弃土、杂填土、矸石再生砂粉、尾矿砂粉、建筑固废再生砂粉中的一种，或至少两种的混合物。

4.权利要求1‑3中任意一项所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液的一种制备方法，其特征在于：按照以下步骤顺序进行：步骤一：混合

取粒径小于等于2mm的基料，与固相流态调节剂混合，搅拌，形成混合物；

步骤二：制浆

在混合物中加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2～4min，然后加入液相流态调节剂， 搅拌1～2min，即成。

5.权利要求1‑3中任意一项所述的用于矸石山灭火降温的速固浆液的一种应用， 其特征在于：制备的速固浆液用于矸石山灭火降温，应用时，将速固浆液开泵输注到矸石山中，因矸石山堆积体密度不同，且为保证速固浆液的降温效果，输注的流量为30～100L/min，压力为0.5～5MPa。

说明书

用于矸石山灭火降温的速固浆液、其制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于地质灾害防治技术领域，涉及一种工程速固浆液，具体地说是一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的制
备方法，本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用。

背景技术

[0002] 煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中排出的一种固体废弃物，大量堆积后形成煤矿矸石山，煤矸石的大量堆存不仅浪费土地资源，还会发生自燃、雨淋、泥化等情况，对环境
产生严重危害。尤其是煤矸石中夹煤，易于氧化，散热不畅使热量不断蓄积，形成高温区，甚
至自燃火区，存在严重的安全隐患。

[0003] 现有技术中对矸石山的灭火降温主要是覆土和用水。其中覆土的缺点是：工程量大、环境影响大，并且覆土密实性难以保证、灭火降温效果不显著。用水对矸石山灭火降温
是当前最为广泛、经济的方法，但矸石山孔隙大、不易存水，单纯用水或用普通浆液灭火降
温，存在矸石山的浆液中固液相离析、水多沿优势通道跑走的现象，或是水到高温区，即火
区后，立即汽化，不能起到快速灭火降温的效果。因而，若能开发超高含水量、浆液固液相不
离析、浆液悬浮性好、快速成胶体状、保证不无限流的理想型灭火降温浆液将对矸石山灭火
降温具有极大的意义。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题，是要提供一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，以达到使矸石山快速灭火降温的目的。

[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题，是要提供上述用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法，及应用，以达到制备和使用上述速固浆液时，效果更好的目的。

[0006] 本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，制成其有效成分的原料包括：水、具有粘粒效果的基料、具有悬浮吸水特性的强悬
浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，能使高含水强悬浮浆液在一定时间内变为不
可流动的果冻状半固体。

[0007] 作为对本发明的限定：基料、水、强悬浮络水剂、固相流态调节剂和液相流态调节剂的重量配比为1：（2～5）：（0.01～0.025）：（0.02～0.05）：（0.1～0.2）。

[0008] 作为对本发明的进一步限定：所述水为自来水、降雨积水或工业中水。

[0009] 作为对本发明另一种限定：所述基料为粉煤灰、水泥、弃土、杂填土、矸石再生砂粉、尾矿砂粉、建筑固废再生砂粉中的一种，或至少两种的混合物。

[0010] 作为对本发明的进一步限定：所述强悬浮络水剂为膨润土、凹凸棒土、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠、羟丙基甲基纤维素中的一种，或至少两
种的混合物。

[0011] 作为对本发明的再进一步限定：所述固相流态调节剂为磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐中的一种，或至少两种的混合物。

[0012] 作为对本发明的第三种限定：所述液相流态调节剂为水玻璃。

[0013] 本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法，制备方法按照以下步骤顺序进行：

[0014] 步骤一：混合

[0015] 取粒径小于等于2mm的基料，与固相流态调节剂混合，搅拌，形成混合物；

[0016] 步骤二：制浆

[0017] 在混合物中加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2～4min，然后加入液相流态调节剂，搅拌1～2min，即成。

[0018] 本发明还提供了一种用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用：制备的速固浆液用于矸石山灭火降温，应用时，将速固浆液开泵输注到矸石山中，因矸石山堆积体密度不同，
且为保证速固浆液的降温效果，输注的流量为30～100L/min，压力为0.5～5MPa。

[0019] 由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：

[0020] （1）本发明的速固浆液含水量高、浆液固液相不离析、浆液悬浮性好、预定时间内能形成胶体状的浆液，保证浆液能在矸石山中停留，不会无限流通，因为浆液中含有强悬浮
络水剂，具有强悬浮、吸水特性，浆液在流入矸石山时，是高含水强悬浮流体，流通性强；又
因为浆液中含有固相流态调节剂、液相流态调节剂，因此流通一定的时间后反应，能使浆液
变为不可流动的果冻状半固体，附着在矸石山上能快速降温，既克服了纯水和传统浆液含
水量低流动速度快，且不可控的缺陷，又覆盖粘黏在目标体上实现降温、绝氧、窒息的协同
作用，灭火降温效果好；

[0021] （2）本发明的水和基料取材绿色环保、来源广发，既节省了制作成本，又能就地取材，节省采购的时间；

[0022] （3）本发明的制备方法便捷，搅拌和输送系统无需采用专门设备，无需新增投资，节省制作成本，速固浆液在搅拌和泵送过程能保持良好的流动性，在流出管道进入目标区
域后，很短时间内即能变为果冻状失去流动性，可实现面流，规避了水及传统稀浆线性沿优
势通道流失的弊端，同时果冻状半固体在高温区不汽化，灭火降温效果更高。

[0023] 本发明制备的速固浆液适用于矸石山灭火降温，制备方法用于制备速固浆液。

附图说明

[0024] 图1为本发明实施例10的操作顺序结构图；

[0025] 图2为本发明实施例21中浆液固液相离析分层度曲线图。

具体实施方式

[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利
要求保护的范围之内。

[0027] 实施例1 用于矸石山灭火降温的速固浆液

[0028] 本实施例为一种用于矸石山灭火降温的速固浆液，制成其有效成分的原料包括水、基料、强悬浮络水剂、固相流态调节剂、液相流态调节剂，所述强悬浮络水剂具有悬浮吸
水特性，使本实施例的速固浆液保持较高的含水量，同时，又能保证速固浆液的流通性，有
利于速固浆液快速流入矸石山的缝隙中。

[0029] 本实施例的各组分中，基料采用水泥，水为自来水，强悬浮络水剂为海藻酸钠，固相流态调节剂为磷酸盐，液相流态调节剂为水玻璃，并将100kg水泥、350kg自来水、2kg海藻
酸钠、3kg醋酸盐、10kg水玻璃混合，搅拌，形成速固浆液A1。

[0030] 实施例2‑8 用于矸石山灭火降温的速固浆液

[0031] 实施例2‑8分别为用于矸石山灭火降温的速固浆液，各原料具体组分、重量等参数如表1所示：

[0032] 表1 实施例1‑8所提供的速固浆液中各组分的含量

[0033]

[0034] 。

[0035] 实施例9 实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法

[0036] 实施例9为实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法。制备本实施例的速固浆液前，先将混合罐体选好，取制浆罐三个，其中一个为第一反应罐1，一个
为第二反应罐2，第三个为搅拌泵送罐3。第一反应罐1和第二反应罐2可以互相调换，即在本
工序制浆过程中，第一反应罐1先按比例称量各组分，将基料和固相流态调节剂相互混合，
搅拌，然后加入强悬浮络水剂和水混合，搅拌2min，最后加入液相流态调节剂，搅拌1.5min
即成，输注到搅拌泵送罐3中。在第一反应罐1加入液相流态调节剂的同时，开启第二反应罐
2，在第二反应罐2中按比例加入基料、固相流态调节剂、强悬浮络水剂和水，搅拌2min，最后
加入液相流态调节剂，搅拌1.5min即成。该过程中第一反应罐1在加液相流态调节剂搅拌的
同时，第二反应罐2开始称量各组分，然后加液相流态调节剂搅拌，第二反应罐2的反应完成
前，第一反应罐1已经制备好速固浆液，并输注到搅拌泵送罐3中，成为空罐，然后重新开始
称量各组分，第一反应罐1称量各组分的同时，第二反应罐2制备好速固浆液，输注到搅拌泵
送罐3中。第一反应罐1和第二反应罐2如此反复轮回提高了制备的效率。

[0037] 实施例10‑15 实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的制备方法

[0038] 实施例10‑15与实施例9的制备方法基本一致，不同的是混合过程中，控制条件的变化，具体见表2：

[0039] 表2 实施例1‑8所提供的速固浆液的制备方法

[0040] 。

[0041] 实施例16‑20 实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的应用

[0042] 实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的的速固浆液用于为矸石山灭火降温，应用时，将搅拌泵送罐中的速固浆液开泵输注到矸石山中，输注过程中的参数见表3：

[0043] 表3 实施例1‑8所提供的速固浆液输注过程中泵的参数

[0044] 。

[0045] 实施例21 验证实施例1‑8所提供的用于矸石山灭火降温的速固浆液的效果

[0046] 对比实验1：验证速固浆液的流动性

[0047] 取实施例15‑20中任意一种制备方法制得的速固浆液A1‑A8，分别称取1kg，市购1kg普通灭火浆液，形成对照组B。将速固浆液A1‑A8和灭火浆液B分别放在透明容器中静置，
每隔5min用粘度仪测试浆液的粘度，记录结果见表4：

[0048] 表4 速固浆液粘度对比实验表

[0049] 。

[0050] 由表4可知，实验过程中A1‑A8的速固浆液在10min内粘度极低，流动性较好，利于管道的输注，不会发生堵塞管道的现象，15min后固相流态调节剂与液相流态调节剂逐渐开
始发生反应，使粘度迅速增加，本领域的技术人员能够理解的是，当浆液的粘度超过
5000Pa·s时，即认为浆液基本失去流体特性，因此，速固浆液形成果冻状的半固体，失去流
动性，附着在矸石山上。可见，本发明的速固浆液具有极好的固相稳定性，能有效降低矸石
山的温度。

[0051] 对比实验2：验证速固浆液的固液相离析性能

[0052] 选取速固浆液A1，其强悬浮络水剂相对于基料的添加量为1%；选取速固浆液A2，其强悬浮络水剂相对于基料的添加量为1.2%；将速固浆液A2中强悬浮络水剂的添加量改变为
0.3%，形成浆液C1；将速固浆液A2中强悬浮络水剂的添加量改变为0.4%，形成浆液C2。将速
固浆液A1和A2，浆液C1和 C2分别放入透明容器中，观察其固液相离析性能，即固体与液体
的分层效果，并记录数据，作成曲线图，见图2。

[0053] 如图2所示，强悬浮络水剂的添加量多，则浆液中固体与液体的分层度越小，即悬浮性越好，浆液在管道输注的过程中不会发生堵塞的现象，固体和液体混合在一起，水分的
流失和渗透减小，克服了水的流动速度快、不可控、快速渗透到地面的缺陷，增加了速固浆
液的降温效果。

[0054] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。