超高水材料作為一種性能良好的采空區(qū)充填材料,已在多次實踐中被證明,并且其在防滅火方面具有很大潛力。為了研究超高水材料的阻燃、滅火特性,促使其更好地應用推廣于礦井防滅火領域,本文對超高水材料的基本性能以及防滅火性能進行了研究。首先分析并實驗了超高水材料的基本性能,包括凝結時間、黏度、滲透性以及熱穩(wěn)定性。凝結實驗結果表明,水灰比和溫度對超高水材料的凝結時間都有較大影響,水溫越低、水灰比越大,材料凝結時間越長。黏度實驗結果表明,超高水材料的黏度在凝結之前一直保持在較低水平,之后其黏度會出現(xiàn)驟增,且材料水灰比越大,出現(xiàn)驟增的時間越遲。滲透試驗結果表明,超高水材料水灰比越大,于煤層中滲透性越好。穩(wěn)定性實驗結果表明,超高水材料在60℃低風速環(huán)境中具有良好的保水性能,且水灰比越小,保水性能越好。其次,選用昭通褐煤、小龍?zhí)逗置骸⒁晾玳L焰煤以及大同弱黏煤為研究對象,開展不同條件下的超高水材料預防煤自燃氧化升溫過程的實驗研究,分別得到實驗過程中指標氣體濃度、CO產生速率、耗氧速率以及CO抑制率隨氧化煤溫的變化規(guī)律,實驗發(fā)現(xiàn),在煤氧化升溫實驗過程中,不同質量和不同水灰比的超高水材料在一定溫度范圍內(180℃)對四種煤樣都具有阻燃效果,且材料質量越大、水灰比越小,其阻燃效果越好。同樣選用上述四種煤樣作為研究對象,通過這四種低階煤經不同條件下的超高水材料處理后,在160℃恒溫條件下的CO逸出規(guī)律以及CO峰值抑制率,探究煤樣特性與超高水材料阻燃性能之間的關系。結果表明,超高水材料對所研究的低階煤均有顯著阻燃效果,其中尤以對昭通褐煤的阻燃效果最好。水灰比為20:1時,材料對褐煤和長焰煤的抑制效果最好;對于弱黏煤,材料對其抑制效果隨著水灰比的增加而減弱。在高水灰比(15:1)的條件下,煤樣煤階越低,材料對其的抑制作用越強。與單純用水作阻燃滅火材料相比,即使超高水材料的水灰比高達30:1,其阻燃效果依然顯著。正交試驗結果分析知,質量比和煤階都是影響材料阻燃性能的顯著條件,且超高水材料最優(yōu)條件參數組合為20:1、3:1。綜上所述,超高水材料是一種理想的煤炭礦井阻燃滅火劑,具有良好的應用前景。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ314.248
【部分圖文】：

圖 1-1 技術路線Figure 1-1 Technology route1.5 研究創(chuàng)新點(Research Innovations)1.系統(tǒng)地研究了超高水材料的防滅火性能。2.首次利用恒溫氧化試驗，探究超高水材料的阻燃效果與煤樣特性之間的關系規(guī)律。

3 煤自燃氧化升溫過程的實驗研究水分基本蒸發(fā)殆盡，風化現(xiàn)象開始從表面向內部發(fā)展，且游離水受熱膨無數微小空隙。由于鈣礬石在 80℃之后會逐漸轉變?yōu)闊o定型結構，因晶水的丟失，超高水材料開始逐漸崩解，體積不斷收縮且在表面出現(xiàn)細內部水分完全失去后，體積停止收縮且質量保持不變，如圖 3-6 所示。
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本文編號：2881534