【摘要】：礦井火災是威脅煤礦安全生產的重要形式,而小煤柱屬于典型的含裂隙煤巖體,在工作面回采過程中,當其反復受到采動應力和集中應力作用后,煤巖體強度大大下降,煤巖體的透氣性呈幾何式增加,導致鄰近采空區(qū)遺煤自燃的幾率成倍增加,嚴重威脅本工作面的安全生產。由于當前單一的防滅火技術的局限性,無法最大程度地滿足井下開采過程中的防滅火需求。因此,在煤自燃機理和傳統(tǒng)防滅火技術的基礎上,研究一種兼?zhèn)浞舛潞妥杌阅艿姆罍缁鸩牧蠈γ鹤匀嫉姆乐尉哂兄匾囊饬x。本文通過實驗研究與現場應用相結合的方法研究了新型高水無機防滅火材料在煤氧化自燃過程中的防治效果。首先,以MgCl_2作為對比,借助傅里葉變換紅外光譜儀探究新型高水無機防滅火材料對煤氧化過程中主要活性官能團的影響。結果表明,新型高水無機防滅火材料比MgCl_2在整個氧化升溫過程中能更好地抑制脂肪烴(甲基-CH_3、亞甲基-CH_2)、芳烴-CH、羥基-OH以及羧基-COOH等活性基團參與氧化反應,降低其反應消耗量,相應地減少羰基C=O等次生官能團的生成,從而減緩煤自燃氧化的速度。其次,以陽煤一礦81303工作面作為現場應用的研究對象,先是建立一套適用于陽煤一礦81303工作面的小煤柱及鄰近采空區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng),進而可以隨時獲取鄰近采空區(qū)中氣體以及溫度的數據。然后根據得到的數據并加以分析,得出了鄰近采空區(qū)自燃隱患及危險性分布規(guī)律,進而可以建立起一套適用于本工作面的新型高水無機防滅火材料注漿系統(tǒng)。最后,對新型高水無機防滅火材料處理小煤柱及鄰近采空區(qū)自燃隱患效果進行分析,結果表明,新型高水無機防滅火材料添加量少,工藝簡單,較好的解決了小煤柱漏風和鄰近采空區(qū)遺煤自燃隱患的問題,是良好的封堵防滅火材料,具有極大的推廣應用價值。
【圖文】：

圖 2-1 傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理圖Figure2-1 The working principle of Fourier Transformation Infrared spectrometer.2.2 實驗煤樣的制備實驗煤樣選擇陽泉（YQ）煤，去除煤塊表面氧化部分，用破碎機進行粉碎避免測試煤樣粒度過大而引起較強的散射，，使紅外光譜譜圖基線發(fā)生漂移，吸收譜帶發(fā)生畸變，需研磨篩分出粒徑小于 200 目的煤樣。以 15%的添加質，分別向篩分好的原煤中添加水灰比為 8:1 的新型高水無機防滅火材料阻化 20%的 MgCl2阻化液，充分混合，編號，作為不同的阻化煤樣與原煤煤樣一封待測。此外，為了實驗的準確性，減少實驗變量，在原煤中也加入了相同不添加任何阻化材料的水。由于要研究氧化升溫過程中煤樣表面活性官能團的變化，在紅外光譜實驗進行不同溫度條件下原煤及阻化煤樣的氧化處理：將各試樣以 15g 的實驗用程序升溫箱中以 0.5℃/min 的升溫速率升溫到各個溫度點（50℃，80℃，110℃40℃，170℃，200℃），并在該溫度點下氧化 2 小時后冷卻取出裝入密封管內

圖 2-2 紅外光譜實驗流程圖Figure2-2 The flow chart of infrared spectrum experiment實驗測試條件如下：波數范圍為 4000cm-1~400cm-1，分辨率為 4.0cm-1，累計掃描次數為 32 次，時間為 1min。為獲取高質量的光譜，實驗前先做 K獨壓片并掃描，得到背景圖譜，然后將測試樣對照該光譜進行基線校正。.3 原始煤樣中主要官能團及分布（Main Functional Groups anheir Distribution in Raw Coal）.3.1 原煤傅立葉變換紅外光譜圖首先對常溫狀態(tài)下的陽泉原始煤樣進行紅外光譜測試實驗，得到了陽泉原樣的紅外光譜圖，如圖 2-3 所示。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD752.2

【參考文獻】

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本文編號：2609239