我國煤層自燃災(zāi)害嚴(yán)重,致燃因素交錯多變。相關(guān)統(tǒng)計表明,伴隨綜放開采,特別是無煤柱開采技術(shù)的應(yīng)用,由于漏風(fēng)導(dǎo)致的巷道自燃火災(zāi)占礦井煤自燃總火災(zāi)的60%以上。目前防滅火材料充填技術(shù)是應(yīng)用廣泛、有效的火災(zāi)防治技術(shù),而決定充填效果是否達到預(yù)期目標(biāo)的關(guān)鍵則是防滅火充填材料選取。本文在調(diào)研國內(nèi)外防滅火充填材料的基礎(chǔ)上,結(jié)合煤自然發(fā)火機理,成功研制出一種以普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥為基料,發(fā)泡劑、石膏及聚丙烯纖維為輔料,混合攪拌而成的發(fā)泡水泥固化充填材料。對充填材料的初凝時間、流動度、膨脹倍率及抗壓強度等性能參數(shù)進行測試,采用單因素分析法研究各摻量對固化充填材料性能的影響,再根據(jù)正交試驗綜合極差分析,以四個性能指標(biāo)為衡量標(biāo)準(zhǔn),最終確定最優(yōu)配比為A3-B3-C2-D3-E2即水灰比0.5、普通硅酸鹽水泥占比40%、硫鋁酸鹽水泥占比60%、發(fā)泡劑摻量1%、石膏摻量6%、聚丙烯纖維摻量0.4%。在此配比下固化充填材料性能達到最優(yōu),其初凝時間約為120min,流動度約為130mm,膨脹倍率在2～3倍,抗壓強度達到2～8MPa。采用SEM研究了不同配比不同養(yǎng)護齡期條件下發(fā)泡水泥固化充填材料的微觀特性。隨著水...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 充填材料研究現(xiàn)狀
        1.2.2 充填技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 發(fā)泡技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
2 原材料的選取及性能測試方法
    2.1 基料的選取
        2.1.1 普通硅酸鹽水泥
        2.1.2 硫鋁酸鹽水泥
    2.2 輔料的選取
        2.2.1 發(fā)泡劑
        2.2.2 石膏
        2.2.3 聚丙烯纖維
    2.3 充填材料性能測試
        2.3.1 初凝時間
        2.3.2 流動度測試
        2.3.3 膨脹倍率測試
        2.3.4 抗壓強度測試
    2.4 本章小結(jié)
3 發(fā)泡水泥固化充填防滅火材料優(yōu)化配比
    3.1 材料的制備
        3.1.1 制備儀器的選取
        3.1.2 制備過程
    3.2 單因素分析試驗
        3.2.1 水灰比對充填材料性能的影響
        3.2.2 硫鋁酸鹽水泥摻量對充填材料性能的影響
        3.2.3 發(fā)泡劑對充填材料性能的影響
        3.2.4 石膏對充填材料性能的影響
        3.2.5 聚丙烯纖維對充填材料性能的影響
    3.3 正交優(yōu)化配比試驗
        3.3.1 正交試驗設(shè)計
        3.3.2 正交試驗結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 發(fā)泡水泥固化充填防滅火材料微觀特性
    4.1 水化理論分析
        4.1.1 硅酸鹽水泥水化分析
        4.1.2 硫鋁酸鹽水泥水化分析
    4.2 復(fù)合體系水化分析
    4.3 掃描電鏡實驗研究
        4.3.1 不同水灰比充填材料SEM研究
        4.3.2 不同復(fù)配比充填材料SEM研究
        4.3.3 不同發(fā)泡劑摻量充填材料SEM研究
    4.4 本章小節(jié)
5 發(fā)泡水泥固化充填防滅火材料應(yīng)用
    5.1 礦井簡介
        5.1.1 礦井簡介
        5.1.2 充填概況
    5.2 工藝設(shè)計
        5.2.1 充填設(shè)備設(shè)計
        5.2.2 充填方案設(shè)計
    5.3 充填效果分析
    5.4 充填材料其他應(yīng)用
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論及展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3861981