發(fā)布時間：2017-04-20 10:13

  本文關鍵詞：粉煤灰凝膠防滅火技術在煤礦中的研究應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 我國煤礦煤層自然發(fā)火非常嚴重，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國國有煤礦自然發(fā)火危險礦井已占60％，由于煤炭自燃導致的優(yōu)質(zhì)煤損失量已達42億噸以上，現(xiàn)在仍以每年2000～3000萬噸的速度增加，每年造成數(shù)十億元的經(jīng)濟損失；井下煤炭自燃產(chǎn)生的有毒有害氣體嚴重地威脅著煤礦職工的生命安全；由于煤炭自燃，造成煤礦開采部署的破壞，大量煤炭資源和井下材料、設備的浪費，甚至導致礦井的提前報廢，引發(fā)大批的煤礦工人失業(yè)等一系列的社會問題。 針對我國煤碳自然發(fā)火現(xiàn)狀，在治理煤礦自燃火災時采用注膠防滅火充填材料主要有：黃泥漿充填材料、水泥砂漿充填材料、煤矸石泥漿充填材料、粉煤灰充填材料、石膏充填材料、水玻璃凝膠充填材料、廢水泥渣充填材料等。但存在有成本高、脫水以后體積減少多，不能固化或固化以后支撐強度低等缺點。根據(jù)現(xiàn)場應用狀況，以往膠體防滅火材料由于其單一性且失水率較高，失水率可達50％～60％。膠體材料中使用的氨鹽類凝膠，由于在使用中釋放出大量的氨氣，不利于工人的身體健康且污染空氣，嚴重制約了煤礦的安全生產(chǎn)。所以研究新型膠體防滅火材料顯得尤為重要。 粉煤灰凝膠材料是一種新型的防滅火材料，它具有高水、速凝、阻化降溫、無毒、無味、成本低等特點，適于相鄰采空區(qū)丟煤帶、密閉、高溫點等灌注充填堵漏。 本文從粉煤灰凝膠防滅火材料的特性入手，研究了粉煤灰凝膠材料在防滅火技術應用中的最佳配比。主要研究內(nèi)容：(1)粉煤灰凝膠材料及配方的研究；(2)井下移動式灌注設備的研制；(3)綜放面相鄰采空區(qū)丟煤帶灌注工藝的研究。主要技術指標：(1)粉煤灰凝膠初凝時間1～30min可調(diào)，含水量≥80％。(2)移動式灌注設備，壓力5Mpa，流量5m~3／h，可輸送固體顆�！�5mm。 通過在實驗室對粉煤灰凝膠的大量試驗研究，用數(shù)理統(tǒng)計中的極差分析法和最小二乘法得出了最佳材料配比。采用粉煤灰凝膠的不同材料配比進行交叉試驗，分別測得其成膠時間，找出材料配比與成膠時間的關系。粉煤灰凝膠最佳材料配比為：灰水比1∶3～1∶5，基料A用量3％，膠凝劑B用量1％～2％。 通過對井下移動式灌注設備的試驗研究，結(jié)論符合使用要求。在西山煤電集團公司西銘煤礦進行了井下工業(yè)性試驗，取得了良好的使用效果。 根據(jù)本文的試驗結(jié)論，在山西長治市襄垣桃樹煤礦進行了煤礦治理火災的應用，取得了良好的效果，使煤礦恢復了正常的生產(chǎn)。
【關鍵詞】：自然發(fā)火 粉煤灰凝膠 材料配比 灌注工藝
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TD753
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 問題的提出14-15
• 1.2 國內(nèi)外煤礦防滅火材料及設備研究成果綜述15-19
• 1.2.1 煤層自燃火災綜合防治新材料體系16-17
• 1.2.2 礦用防滅火材料現(xiàn)狀分析17
• 1.2.3 礦用新型的防滅火材料17-19
• 1.2.4 生礦用防滅火充填材料19
• 1.3 研究目標及內(nèi)容19-21
• 第二章 膠體防滅火材料及性能綜述21-44
• 2.1 硅酸凝膠22-24
• 2.1.1 硅酸凝膠的原料22-23
• 2.1.2 硅酸凝膠的結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2 親水性交聯(lián)高分子及吸黏土礦物吸水生成的凝膠24-26
• 2.3 線性大分子凝膠26-28
• 2.4 復合膠體28-30
• 2.4.1 復合膠體的組成和結(jié)構(gòu)28-29
• 2.4.2 復合膠體的制備29-30
• 2.5 稠化膠體30-33
• 2.5.1 稠化膠體的結(jié)構(gòu)30-32
• 2.5.3 FCXF12稠化膠體基料的選擇32-33
• 2.6 膠體材料防滅火性能33-43
• 2.6.1 成膠時間及影響因素33-35
• 2.6.2 膠體在多孔介質(zhì)中的滲透性35-36
• 2.6.3 膠體的強度36-39
• 2.6.4 膠體材料的熱穩(wěn)定性39-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 第三章 膠體防滅火機理44-56
• 3.1 膠體滅火的宏觀機理44-52
• 3.1.1 降低煤體放熱性45-50
• 3.1.2 提高煤的散熱性，促進煤溫降低50-52
• 3.2 膠體滅火的微觀原理52-56
• 3.2.1 減少物理吸附52-53
• 3.2.2 阻止化學吸附和化學反應53-55
• 3.2.3 捕捉自由基55-56
• 第四章 粉煤灰凝膠材料特性的研究56-77
• 4.1 研究內(nèi)容和技術指標56-57
• 4.1.1 主要研究內(nèi)容56-57
• 4.1.2 主要技術指標57
• 4.2 總體方案57
• 4.3 粉煤灰凝膠材料的研究57-76
• 4.3.1 原材料的選擇57-62
• 4.3.2 粉煤灰凝膠材料配比的確定62-67
• 4.3.3 材料配比與成膠時間關系67-69
• 4.3.4 粉煤灰凝膠材料的阻化性能69-72
• 4.3.5 材料的收縮性考察72-73
• 4.3.6 粉煤灰凝膠材料抗壓性分析73-74
• 4.3.7 材料成本對比分析74-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 粉煤灰凝膠防滅火技術及參數(shù)的研究77-91
• 5.1 井下移動式灌注設備的研制77-83
• 5.1.1 灌注設備的構(gòu)成及工作原理77-78
• 5.1.2 注漿泵78-80
• 5.1.3 攪拌機80-82
• 5.1.4 計量泵82
• 5.1.5 過濾器82-83
• 5.1.6 混合器83
• 5.2 灌注技術及參數(shù)的確定83-85
• 5.2.1 鉆孔深度的確定83
• 5.2.2 粘度不變或變化較小漿液擴散半徑的計算83-84
• 5.2.3 單孔最小灌漿量的計算84-85
• 5.3 井下工業(yè)性實驗85-91
• 5.3.1 試驗礦井概況85
• 5.3.2 主要試驗內(nèi)容85
• 5.3.3 粉煤灰凝膠材料堵漏試驗85-89
• 5.3.4 灌注設備運行狀況及性能參數(shù)考察89-90
• 5.3.5 改進建議90-91
• 第六章 粉煤灰凝膠防滅火技術在煤礦的應用91-102
• 6.1 礦井概述91
• 6.2 發(fā)火原因分析91-92
• 6.3 治理方案92
• 6.3.1 制定原則92
• 6.3.2 組織滅火施工92
• 6.3.3 火區(qū)動態(tài)監(jiān)測92
• 6.4 井下注粉煤灰凝膠滅火工藝92-101
• 6.4.1 凝膠材料選擇及配比93
• 6.4.2 注膠設備93-96
• 6.4.3 施工準備及步驟96-97
• 6.4.4 單孔注膠量計算97-98
• 6.4.5 井下鉆孔布置98
• 6.4.6 井下注膠量計算98
• 6.4.7 實施效果分析98-101
• 6.5 本章小結(jié)101-102
• 第七章 結(jié)論102-104
• 7.1 主要結(jié)論102-103
• 7.2 展望103-104
• 參考文獻104-107
• 致謝107-108
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文108

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 于水軍;賈博宇;兀帥東;;無氨復合凝膠的制備及其膠凝特性[J];科技導報;2011年16期

2 鄧軍;王楠;文虎;陳曉坤;張健;;膠體防滅火材料阻化性能試驗研究[J];煤炭科學技術;2011年07期

3 曹志忠;;全區(qū)封堵防滅火技術[J];現(xiàn)代礦業(yè);2012年10期

4 于水軍;賈博宇;;新型無氨凝膠的制備與膠凝特性研究[J];山東科技大學學報(自然科學版);2012年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張九零;注惰對封閉火區(qū)氣體運移規(guī)律的影響研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王希會;受小窯區(qū)威脅綜采面安全開采技術研究與應用[D];山東科技大學;2011年

2 閆凱;煤礦周邊小窯自燃火區(qū)治理關鍵技術的研究與應用[D];太原理工大學;2010年

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本文編號：318449