复合防灭火喷涂封堵材料制备及特性研究

发布时间：2020-06-05 23:59

【摘要】：煤炭自燃是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。煤自燃倾向、持续漏风供氧、积聚热量、以及上述三个条件持续时间大于煤的自然发火期是引起煤炭自然发火的四个必要因素。因此抑制通风供氧是防治煤炭自然发火的最佳方法。对于抑制通风供氧的方法而言,除传统利用调压措施调整煤岩内外压差减少漏风外,采用封堵技术,减少漏风通道漏风为较好的选择。首先,本文针对漏风引起煤层自燃发火问题,结合目前国内外用于矿井工作面巷道密闭封堵材料的特点,并根据喷涂材料施工工艺特征,以初凝时间快、强度较大、成本低廉、施工简单目的,开发出一种以胶结材料1和胶结材料Ⅱ为基料的复合防灭火喷涂封堵材料,研究了胶结基料比、填充料Ⅲ、增强剂A、复合外加剂B、复合外加剂C对材料基本性能(浆液粘度、初凝时间和抗压强度)的影响,对各组分掺量进行了优选。结合正交试验极差法确定该复合防灭火喷涂封堵材料最优胶结基料比、水固比以及充填料Ⅲ、增强剂A、复合外加剂B、复合外加剂C的最佳掺量分别为0.7:0.3,0.6:1,10%,2.5%,1.3%,2%。其次,本文通过复合防灭火喷涂封堵材料与不同种类、不同粒度煤体胶结性能实验,结果表明:该材料与煤体混合所制试块28天抗压强度均大于2.3MPa,反映出该材料与煤体胶结性能优异,在实际工程应用中能够有效胶结、稳固碎裂煤体;通过耐水性实验,结果表明:复合防灭火喷涂封堵材料28d试件的抗软化系数为0.895,耐水性能良好,满足矿井封堵要求。最后,结合喷涂施工工艺特点及复合防灭火喷涂封堵材料特性,研究出以矿井高压风为动力的复合防灭火喷涂材料施工设备,并对复合防灭火喷涂封堵材料封堵效果进行了小型工业试验。现场工业试验表明,在矿井高压风为动力,该新型防灭火封堵材料施工工艺简单、安全;胶结性、耐水性良好,几乎没有开裂、脱落现象;碎裂巷道喷涂后,漏风风量大幅减少,能够较好地解决裂隙漏风问题,是良好的喷涂封堵防灭火材料,对于治理矿井采空区因防漏而导致的没自燃发火问题具有重要的现实意义。
【图文】：

示意图,煤自燃,发生条件,示意图

自热温度后，氧化升温速率加快，最后达到煤着火温度而燃烧起来，和过程就是煤的自燃［３｜＿３４１。煤自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一自燃的原因、机理、假说、影响因素等，对防治煤自燃具有十分重要。逡逑自燃的条件及过程逡逑煤自燃的发生必须具备以下条件逡逑１）煤有自然发火倾向性，即在常温下有较高的氧化活性，且呈破碎达到一定的堆积厚度；逡逑２）有连续的通风供氧条件（一定的氧浓度）；逡逑３）具有持续的蓄热环境条件，即有合适的漏风强度；逡逑４）上述三个条件在同一地点必须持续一定的时间，即氧化时间充分。逡逑自燃发生条件示意图如图２．１所示：逡逑

过程图,煤炭自燃,过程,煤自燃

士论文逦煤自燃及煤自燃火需要热量的聚集，需要一个较长的蓄热过程，这个阶段称的自燃准备期。在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为氧化速度慢，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤的燃暗。潜伏期的长短取决于煤的自燃倾向性和外部条件。逡逑热阶段：逡逑升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。自热过程是氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。经过潜伏加，放出热量使煤温升高，不稳定氧化物先后分解成水、＜：０２，，使煤温升高，超过临界温度Ｔｃ邋（６０－８０°Ｃ），氧化加剧，碳氢化合物、氢气、ＣＯ、Ｃ0２等可燃气体，当达到着火温
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD752.2

【参考文献】