矿用新型粘附性防灭火泡沫的研究

发布时间：2017-11-25 15:13

  本文关键词：矿用新型粘附性防灭火泡沫的研究

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【摘要】：矿井火灾是煤矿生产中的主要灾害之一,它不仅烧毁或冻结大量的煤炭资源而且常会引发其他重特大次生灾害,严重威胁矿井的安全生产。目前国内外用泡沫防治矿井煤炭自燃的技术主要有阻化泡沫、三相泡沫、凝胶泡沫等。阻化泡沫稳定性差,常常在没有达到目标区域时已破裂;三相泡沫发生装置流量很大,特别适用于充填较大空间的采空区,但是其稳定性有待提高;凝胶泡沫稳定性好,但是成本相对较高。本文根据煤矿生产过程中的实际需要对粘附性泡沫灭火材料进行研究,获得的泡沫稳定性高、粘附性强、包裹煤体效果显著、隔绝空气能力强,具有良好的防灭火效果。本文首先对粘附性泡沫的配方进行了研究。在掌握泡沫的形成机理和表面活性剂复配理论的基础上,利用瓦氏高速搅拌法(Waring Blender method)对起泡剂和能提高泡沫性能的助剂进行了研究得出了起泡剂的特征曲线,同时通过实验也获得了各种泡沫助剂对泡沫性能的影响曲线,找到了能够大幅度提高泡沫粘度、起泡能力和稳定性的添加剂,最终确定了最佳的粘附性泡沫配方。实验研究了影响粘附性泡沫稳定性和起泡能力的因素,重点分析了粘附性泡沫的流变特性。通过控制实验室环境条件研究泡沫在不同环境下的特性,得出了温度与泡沫半衰期的关系,指出了起泡液的温度、溶解时间、电解质含量、粘度等对泡沫的特性的影响,研究表明粘附性泡沫具有良好的稳定性和适应性。利用粘度测试系统研究了泡沫的流变特性,测试了泡沫的剪切应力与剪切速率关系,得出了温度与泡沫表观粘度的关系,建立了泡沫的本构方程,指出了泡沫是一类屈服假塑性流体。进行了煤堆模拟灭火实验和泡沫堆积实验。在室外对粘附性泡沫进行了堆积对比实验,表明粘附性泡沫具有良好的堆积性并且具有较高的稳定性。煤堆灭火模拟实验表明了粘附性泡沫具有良好的粘附性,能迅速切断氧气的供应,加速火区的熄灭,具有优越的灭火性能。通过煤堆灭火实验又进一步优化了发泡工艺与装置,使其更高效的发生泡沫并且能较好的贴近矿井实际应用条件。矿用粘附性泡沫灭火材料不仅具有传统灭火材料的优点并且克服了泡沫稳定时间短,流动性强的缺点。能够解决采空区隐蔽火源、高位火源、巷道高冒火灾和采空区大范围的防灭火难题,为矿井煤自燃火灾防治提供了一项新的技术手段。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2

【参考文献】

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本文编号：1226450