无机固化泡沫防灭火材料及特性研究
发布时间：2021-10-09 16:02
煤炭火灾是矿井主要灾害之一,给国家财产和人员安全带来严重危害。为防止煤炭自燃,国内外主要采用注浆、注惰气、注凝胶、喷洒阻化剂等方式灭火,这些技术有优势但只存在各自的适用条件。为保证灭火和充填效果,材料应具备良好的阻化性、流动性、渗透性,既保证采空区火区治理效果又提高空巷充填后的整体接顶效果、增强围岩强度,对上覆岩层起到很好的支撑效果。无机固化泡沫材料由于其反应过程不发热、耐火、有合适支撑强度、经济高效等性能,在矿井防灭火领域有良好的应用前景。本文依托国家重点研发计划子课题任务“可堆积无机固化发泡充填堵漏防灭火材料施工工艺与装备研制”,对无机固化材料进行研究,分析泡沫体材料的组成成分及作用原理,并通过实验室实验、数值模拟、现场试验的方式对材料配比基质、流动性、现场灭火性能进行探索,主要研究结果如下:（1）通过对无机固化材料物质组成成分及其常见种类和作用机理进行研究,为满足工程应用要求,选取了硫铝酸盐水泥作为材料的基料,另外选择了阴离子表面活性剂作为制备泡沫所需要使用的发泡剂和稳泡剂,氯化钙作为速凝剂去调节材料的凝结时间。（2）通过对泡沫剂成分进行研究,从起泡力、50%析液时间、沉降距、泌...
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 常见防治煤炭自燃技术
1.2.2 泡沫体材料防治煤自燃技术
1.2.3 水泥基泡沫材料及性能研究
1.3 研究内容
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
2 反应原料性质及作用原理
2.1 水泥
2.1.1 概述
2.1.2 分类
2.1.3 原料选择
2.2 发泡剂
2.2.1 概述
2.2.2 分类
2.2.3 发泡原理
2.2.4 影响因素
2.3 稳泡剂
2.3.1 概述
2.3.2 分类
2.3.3 稳泡原理
2.3.4 影响因素
2.4 调凝剂
2.4.1 概述
2.4.2 作用机理
2.5 本章小结
3 泡沫剂的制备及性能研究
3.1 原料及设备
3.2 实验指标及方案
3.3 实验分析方法
3.3.1 正交实验设计
3.3.2 极差分析
3.4 测试结果分析
3.4.1 误差分析
3.4.2 发泡剂分析
3.4.3 稳泡剂分析
3.4.4 泡沫沉降距与泌水量分析
3.5 本章小结
4 无机固化材料的实验研究
4.1 材料配比原则
4.2 实验方案设计
4.2.1 凝结时间测试
4.2.2 流动性测试
4.2.3 抗压强度测试
4.2.4 微观结构测试方法
4.3 实验结果分析
4.3.1 凝结时间
4.3.2 流动性
4.3.3 抗压强度
4.3.4 微观结构
4.4 本章小结
5 无机固化材料料浆输送数值模拟
5.1 现场应用概况
5.2 模拟软件介绍
5.3 物理模型建立
5.4 网格划分及边界条件设置
5.5 管道模型流速变化结果及分析
5.6 管道模型出口流速变化结果及分析
5.7 本章小结
6 无机固化材料现场应用
6.1 材料制备工艺
6.2 材料制备装备
6.3 现场治理方案
6.4 材料使用情况
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]马丽散N在矿井施工封闭墙防治煤层自然发火中的应用[J]. 高刚,蔡伟斌,王曦. 科技创新与应用. 2014(06)
[2]凝胶泡沫防灭火材料的研制及应用[J]. 谢振华,栾婷婷,张宇. 华北科技学院学报. 2014(02)
[3]泡沫混凝土发泡剂的研究进展[J]. 刘新菊. 混凝土世界. 2012(05)
[4]开区注液氮防灭火技术在羊场湾煤矿的研究与应用[J]. 董伟,王学兵,史波波,王宽. 煤炭工程. 2011(12)
[5]液氮降温防灭火试验研究[J]. 梁树平,周西华,张宏伟,齐庆杰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]无机发泡胶凝材料防治高冒区托顶煤自燃火灾[J]. 于水军,余明高,谢锋承,潘荣锟,鲁来祥,常绪华. 中国矿业大学学报. 2010(02)
[7]矿用防灭火凝胶泡沫的研究[J]. 田兆君,王德明,徐永亮,秦波涛,仲晓星. 中国矿业大学学报. 2010(02)
[8]FR-1阻化泡沫材料的研发及在煤矿防灭火中的应用[J]. 时虎,袁兴友,张永武,崔洪义. 煤矿现代化. 2010(01)
[9]注氮防灭火技术在火区控制中的应用[J]. 周连春,张世明. 水力采煤与管道运输. 2009(02)
[10]大掺量粉煤灰泡沫混凝土的性能研究[J]. 郑念念,何真,孙海燕,王宽,童明德. 武汉理工大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]防治煤炭自燃的无机固化泡沫及特性研究[D]. 鲁义.中国矿业大学 2015
[2]防治煤自燃的凝胶泡沫及特性研究[D]. 张雷林.中国矿业大学 2014
[3]矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制[D]. 胡相明.中国矿业大学 2013
[4]矿用防灭火有机固化泡沫配制及其产生装置研究[D]. 奚志林.中国矿业大学 2010
[5]煤矿防灭火凝胶泡沫的理论与技术研究[D]. 田兆君.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]粉煤灰膏体充填防灭火技术研究[D]. 张天赐.西安科技大学 2019
[2]无机固化膨胀充填材料特性实验研究[D]. 赵大龙.西安科技大学 2014
[3]煤矿井下充填堵漏泡沫材料的研制及应用[D]. 王帅领.中国矿业大学 2014
[4]固体泡沫封堵材料特性实验研究[D]. 史美静.辽宁工程技术大学 2012
[5]泡沫混凝土发泡剂性能的研究[D]. 肖红力.浙江大学 2011
[6]轻质泡沫水泥注浆材料的应用研究[D]. 唐良智.中南大学 2011
[7]易自燃特厚煤层综放面采空区注氮防灭火技术研究与应用[D]. 张东坡.太原理工大学 2010
[8]泡沫混凝土发泡剂性能及其泡沫稳定改性研究[D]. 李文博.大连理工大学 2009
[9]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
本文编号：3426686
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 常见防治煤炭自燃技术
1.2.2 泡沫体材料防治煤自燃技术
1.2.3 水泥基泡沫材料及性能研究
1.3 研究内容
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
2 反应原料性质及作用原理
2.1 水泥
2.1.1 概述
2.1.2 分类
2.1.3 原料选择
2.2 发泡剂
2.2.1 概述
2.2.2 分类
2.2.3 发泡原理
2.2.4 影响因素
2.3 稳泡剂
2.3.1 概述
2.3.2 分类
2.3.3 稳泡原理
2.3.4 影响因素
2.4 调凝剂
2.4.1 概述
2.4.2 作用机理
2.5 本章小结
3 泡沫剂的制备及性能研究
3.1 原料及设备
3.2 实验指标及方案
3.3 实验分析方法
3.3.1 正交实验设计
3.3.2 极差分析
3.4 测试结果分析
3.4.1 误差分析
3.4.2 发泡剂分析
3.4.3 稳泡剂分析
3.4.4 泡沫沉降距与泌水量分析
3.5 本章小结
4 无机固化材料的实验研究
4.1 材料配比原则
4.2 实验方案设计
4.2.1 凝结时间测试
4.2.2 流动性测试
4.2.3 抗压强度测试
4.2.4 微观结构测试方法
4.3 实验结果分析
4.3.1 凝结时间
4.3.2 流动性
4.3.3 抗压强度
4.3.4 微观结构
4.4 本章小结
5 无机固化材料料浆输送数值模拟
5.1 现场应用概况
5.2 模拟软件介绍
5.3 物理模型建立
5.4 网格划分及边界条件设置
5.5 管道模型流速变化结果及分析
5.6 管道模型出口流速变化结果及分析
5.7 本章小结
6 无机固化材料现场应用
6.1 材料制备工艺
6.2 材料制备装备
6.3 现场治理方案
6.4 材料使用情况
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]马丽散N在矿井施工封闭墙防治煤层自然发火中的应用[J]. 高刚,蔡伟斌,王曦. 科技创新与应用. 2014(06)
[2]凝胶泡沫防灭火材料的研制及应用[J]. 谢振华,栾婷婷,张宇. 华北科技学院学报. 2014(02)
[3]泡沫混凝土发泡剂的研究进展[J]. 刘新菊. 混凝土世界. 2012(05)
[4]开区注液氮防灭火技术在羊场湾煤矿的研究与应用[J]. 董伟,王学兵,史波波,王宽. 煤炭工程. 2011(12)
[5]液氮降温防灭火试验研究[J]. 梁树平,周西华,张宏伟,齐庆杰. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(06)
[6]无机发泡胶凝材料防治高冒区托顶煤自燃火灾[J]. 于水军,余明高,谢锋承,潘荣锟,鲁来祥,常绪华. 中国矿业大学学报. 2010(02)
[7]矿用防灭火凝胶泡沫的研究[J]. 田兆君,王德明,徐永亮,秦波涛,仲晓星. 中国矿业大学学报. 2010(02)
[8]FR-1阻化泡沫材料的研发及在煤矿防灭火中的应用[J]. 时虎,袁兴友,张永武,崔洪义. 煤矿现代化. 2010(01)
[9]注氮防灭火技术在火区控制中的应用[J]. 周连春,张世明. 水力采煤与管道运输. 2009(02)
[10]大掺量粉煤灰泡沫混凝土的性能研究[J]. 郑念念,何真,孙海燕,王宽,童明德. 武汉理工大学学报. 2009(07)
博士论文
[1]防治煤炭自燃的无机固化泡沫及特性研究[D]. 鲁义.中国矿业大学 2015
[2]防治煤自燃的凝胶泡沫及特性研究[D]. 张雷林.中国矿业大学 2014
[3]矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制[D]. 胡相明.中国矿业大学 2013
[4]矿用防灭火有机固化泡沫配制及其产生装置研究[D]. 奚志林.中国矿业大学 2010
[5]煤矿防灭火凝胶泡沫的理论与技术研究[D]. 田兆君.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]粉煤灰膏体充填防灭火技术研究[D]. 张天赐.西安科技大学 2019
[2]无机固化膨胀充填材料特性实验研究[D]. 赵大龙.西安科技大学 2014
[3]煤矿井下充填堵漏泡沫材料的研制及应用[D]. 王帅领.中国矿业大学 2014
[4]固体泡沫封堵材料特性实验研究[D]. 史美静.辽宁工程技术大学 2012
[5]泡沫混凝土发泡剂性能的研究[D]. 肖红力.浙江大学 2011
[6]轻质泡沫水泥注浆材料的应用研究[D]. 唐良智.中南大学 2011
[7]易自燃特厚煤层综放面采空区注氮防灭火技术研究与应用[D]. 张东坡.太原理工大学 2010
[8]泡沫混凝土发泡剂性能及其泡沫稳定改性研究[D]. 李文博.大连理工大学 2009
[9]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
本文编号：3426686
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