泡沫凝胶煤矿矿井井下防灭火材料

概述

泡沫凝胶（又称凝胶泡沫）是在水浆中加入添加剂后与氮气（或压缩空气）均匀混合形成泡沫，泡沫壁中的液体在添加剂的作用下又迅速转变为凝胶，最终形成的固态凝胶与气体所组成的混合体系。泡沫凝胶在胶凝前具有泡沫的特性，此时黏度相对较低，有良好的流动与扩散性；胶凝后黏度逐渐增加，又具有凝胶的特性，将该特性用于煤炭自燃的预防和治理时表现出来的是其良好的固水、覆盖、降温与封堵性。

形成机理

泡沫凝胶实现的路线是将发泡-剂和成胶材料分别制成溶液A与溶液B,溶液B 中的成胶材料利用吉安纳米级的包衣材料对其进行处理，在其表面形成纳米级的包衣，溶液A中既有发泡-剂又有溶解包衣材料的缓蚀剂。溶液A和溶液B及气体在水中混合后首先发泡，然后溶液A中的缓蚀剂缓慢溶蚀纳米包衣，此时失去纳米包衣保护的成胶原料接触水逐渐生成水凝胶，以微胶馕技术控制成胶材料接触水的速度，进而控制胶体成胶材料螯合水的速度，使得泡沫壁上的水分在泡沫破灭前形成水凝胶——泡沫凝胶。

用途

由于泡沫凝胶含水量高，泡沫稳定性好，成胶前具备良好的流动性，成胶后具有良好的保水性和降温性，既能克服一般水性泡沫易破裂失水快的缺点，又可克服凝胶扩散性能差的缺点，在煤矿防灭火领域可以发挥重要的作用，特别适用于煤矿采空区防灭火，对煤矿采空区大范围或不明位置火源和高冒区煤炭自燃的防治具备很好的效果，是一种具有广阔应用前景和推广价值的新型矿用防灭火技术。同时，也可用于扑灭森林火灾和草原火灾。

性能与特点

1）扩散性好，传统的典型水性凝胶流动性差，扩散范围小，泡沫凝胶胶凝之后属于水凝胶，在胶凝之前则属于泡沫流体的一种，具有较好的流动性。

2）包裹性好，大流量的泡沫凝胶在胶凝前由于具备良好的流动性和扩散性，所以能够快速扩散并最终包裹目标区域的松散煤体，隔绝氧气。

3）吸热降温性好，泡沫凝胶能固结95%以上的水分并形成凝胶层，热交换效率高，防火灭火时均能快速吸收环境热量，从而有效降温。

4）防复燃性好，泡沫凝胶由于其良好的固水、保湿、隔氧性能，可以长久地吸热降温，相比黄泥浆及其他水性泡沫具有很好的防复燃性能。

5）封堵性好，泡沫凝胶在扩散过程中，所到之处凝胶均能粘糊浮煤裂隙，因此，相比黄泥浆和其他泡沫，其具有很好的封堵漏风性能。

6）堆积性好，泡沫凝胶相比黄泥浆、其他泡沫具有很好的堆积性能，在近似开放的空间中也可以向高处堆积。

泡沫凝胶用于煤矿采空区火灾防治时充分利用了进得去，散的开，留的住，能吸热四大特性。