无机胶凝泡沫防灭火技术研究

发布时间：2017-10-09 08:22

  本文关键词：无机胶凝泡沫防灭火技术研究

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【摘要】：我国很多煤矿存在矿井自燃火灾现象,对煤矿安全生产产生极大的危害,造成了大量的人员伤害和经济损失。为了满足煤矿井下防灭火工作的需要,本文研究了一种无机胶凝泡沫防灭火技术,并开发出相应的无机胶凝泡沫防灭火材料,其既能够对井下采空区、漏风裂隙等区域进行密闭封堵,也能够直接用于扑灭井下火灾。对无机胶凝泡沫防灭火材料的各个组份进行了配比优化,测试了各组份的不同配比对材料的抗压强度、初凝时间和终凝时间的影响。实验结果表明:无机胶凝泡沫防灭火材料中,当胶凝剂的比例为水泥48%、快速胶凝剂32%、粉煤灰20%时,材料的凝固时间较短、抗压强度值较高;水与胶凝剂的比例为0.4,减水剂掺量为0.2%时,形成的胶凝泡沫材料孔结构较好,强度较高;高性能泡沫的发泡倍数为15倍时,对胶凝泡沫材料的性能最有利;泡沫的掺量可以按实际需求进行调整,当泡沫掺量约为材料浆液体积的十倍时,材料28d的抗压强度仍能够达到0.91MPa,能够满足井下充填密闭的需要。然后,进一步对无机胶凝泡沫防灭火材料浆液的工艺性能和灭火降温能力进行了测试。实验结果表明,材料浆液是一种非牛顿流体,具有剪切稀化的特点,且具有屈服应力;材料在松散煤体中的渗流,与渗流压力和煤体介质的空隙率有关。最后,对无机胶凝泡沫防灭火技术进行了现场密闭充填实验,实验结果表明无机胶凝泡沫防灭火技术充填速度快、充填效果好、充填成本较低,实用性和经济性较好。
【关键词】：煤自燃 泡沫 胶凝材料 充填 防灭火
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 研究背景与研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 煤自燃防灭火技术研究现状8-9
• 1.2.2 煤矿防灭火封堵技术的研究现状9-10
• 1.2.3 无机胶凝泡沫材料研究现状10-11
• 1.3 研究内容与研究目标11-12
• 1.4 研究方法与技术路线12-13
• 2 无机胶凝泡沫防灭火材料的基本特性13-18
• 2.1 无机胶凝泡沫防灭火材料的特点与功能13-14
• 2.1.1 无机胶凝泡沫防灭火材料的结构特点13
• 2.1.2 无机胶凝泡沫防灭火材料的性能特点13-14
• 2.1.3 无机胶凝泡沫防灭火材料的功能14
• 2.2 无机胶凝泡沫防灭火材料的组成原料与制备14-16
• 2.2.1 无机胶凝泡沫防灭火材料的组成原料14-15
• 2.2.2 无机胶凝泡沫防灭火材料的制备15-16
• 2.2.3 无机胶凝泡沫防灭火材料的成型原理分析16
• 2.3 本章小结16-18
• 3 高性能泡沫的实验研究18-33
• 3.1 水基泡沫的基本原理18-21
• 3.1.1 泡沫的产生机理18-20
• 3.1.2 泡沫的破坏机理20-21
• 3.2 发泡剂的优选21-26
• 3.2.1 表面活性剂的初选21-22
• 3.2.2 表面活性剂发泡能力测试与复配22-23
• 3.2.3 表面活性剂与稳泡剂联用实验23-24
• 3.2.4 浓度和温度对发泡剂发泡能力的影响24-26
• 3.3 压缩空气泡沫的制备与性能研究26-31
• 3.3.1 压缩空气泡沫系统的建立26-27
• 3.3.2 压缩空气泡沫的性能研究27-31
• 3.4 本章小结31-33
• 4 无机胶凝泡沫防灭火材料配方优化实验研究33-46
• 4.1 实验准备33-34
• 4.1.1 实验材料33-34
• 4.1.2 实验设备34
• 4.2 材料性能参数测定方法34-35
• 4.2.1 凝固时间测定34-35
• 4.2.2 抗压强度测定35
• 4.2.3 材料密度测定35
• 4.3 无机胶凝泡沫防灭火材料的配方优化35-45
• 4.3.1 胶凝剂比例对材料性能的影响35-37
• 4.3.2 粉煤灰掺量对材料力学性能的影响37-39
• 4.3.3 水灰比对材料力学性能的影响39-42
• 4.3.4 高性能泡沫对材料力学性能的影响42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 无机胶凝泡沫防灭火材料工艺性能研究和现场充填实验46-61
• 5.1 无机胶凝泡沫防灭火材料浆液的流变特性测试46-52
• 5.1.1 流体的流变特性概述46-47
• 5.1.2 实验工具47-48
• 5.1.3 实验结果与分析48-52
• 5.2 无机胶凝泡沫防灭火材料浆液的渗流实验52-56
• 5.2.1 实验装置53
• 5.2.2 实验过程53
• 5.2.3 实验结果与分析53-56
• 5.3 无机胶凝泡沫防灭火技术的现场充填实验56-60
• 5.3.1 无机胶凝泡沫防灭火技术井下应用工艺设计56-57
• 5.3.2 井下密闭充填概况57-58
• 5.3.3 实验准备58-59
• 5.3.4 密闭充填过程与充填结果分析59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 主要结论61
• 6.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

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