防治采空区遗煤自燃的阻化浆体试验研究

摘要

本文以粉煤灰和硅藻土为固相材料，过硫酸钠为氧化剂，水滑石和硼酸锌为阻燃体系，添加无机凝胶、无机增稠流变剂，制备了一种防治采空区遗煤自燃的新型阻化浆体，并对其物化性能、防灭火性能进行了试验研究。首先研究与分析其物化性能，测试硅藻土对浆液沉降速率的影响规律;运用正交试验、单因素法分析影响浆体胶凝时间的主要因素，并采用极差法研究各因素的影响程度;通过观察阻化浆体3d后的沉降情况，研究悬浮性影响因素和影响规律;利用恒温干燥箱测试高温下阻化浆体的失水率和程序升温过程中的质量变化，研究保水性能;使用NXS-11B型旋转粘度计测试阻化浆体粘度变化，研究其流动特性。结果表明:硅藻土能改善浆液沉降性，粉煤灰与硅藻土最佳比例为1∶0.3;影响胶凝时间的主要因素及作用程度:胶凝剂＞基料＞水灰比，增稠剂的作用较小可忽略;增稠剂能减弱水浆分离现象，效果好于水灰比，且浓度越大，体系越稳定;高温时阻化浆体失水率最小，表明其保水效果最好;增稠剂能提高浆体粘度和触变性，增稠剂浓度3-4％，水灰比3∶1时流动性较好，易泵送。其次对阻化浆体的防灭火性能进行研究，采用煤自燃倾向性测试仪和气相色谱仪，分析了煤自燃过程中原煤样与阻化煤样的氧化气体产物、耗氧量、阻化率、表观活化能等参数，得出阻化样气体产物初始出现温度均比原煤样高，且浓度大幅降低;氧化过程中阻化样耗氧量增长趋势明显低于原煤样，且耗氧量开始快速增长的温度高于原煤样;不同温度段浆体阻化率不同，60℃和150℃时阻化率分别为82.3％和81.8％;阻化浆体能提高煤表观活化能，增强其反应活性，抑制煤自燃氧化。根据以上结果，本文探讨了阻化浆体的阻化机理，得出阻化浆体良好的阻化效果是因其高保水性，以及氧化剂和阻燃体系共同作用的结果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤自燃机理研究现状

1．2．2 防灭火技术研究现状

1．3 研究目标及内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 研究技术路线

2 阻化浆体的固相材料分析

2．1 引言

2．2 粉煤灰的性质

2．3 硅藻土性质

2．4 骨料组分配比

2．4．1 实验过程

2．4．2 结果分析

2．5 小结

3 阻化浆体的物化性能研究

3．1 引言

3．2 阻化浆体的制备

3．2．1 试验原料

3．2．2 样品制备

3．3 胶凝时间

3．3．1 试验材料与方法

3．3．2 浆体胶凝时间受浓度的影响

3．3．3 浆体胶凝时间受温度的影响

3．4 悬浮性

3．4．1 样品制备

3．4．2 结果与分析

3．5 保水性

3．5．1 实验设备

3．5．2 一定温度下阻化浆体失水率测试

3．5．3 程序升温过程中阻化浆体的质量变化

3．6 粘度

3．6．1 实验设备

3．6．2 样品制备

3．6．3 增稠剂与浆体粘度的关系

3．6．4 水灰比与浆体粘度的关系

3．6．5 剪切速率与浆体粘度的关系

3．6．6 温度与浆体粘度的关系

3．6．7 阻化浆体的流变特性分析

3．7 小结

4 阻化浆体防灭火-I生能研究

4．1 引言

4．2 煤样的采集与制备

4．3 实验装置及原理

4．4 实验过程

4．5 结果与分析

4．5．1 阻化浆体对氧化气体产物的影响

4．5．2 阻化浆体的阻化率分析

4．5．3 耗氧量分析

4．5．4 煤自燃氧化过程的表观活化能

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果