矿用堵漏无机触变防灭火凝胶的流变特性研究

摘要

为了有效阻隔煤矿采空区漏风,研制了一种由钠基膨润土、硅酸镁锂、水玻璃和复合外加剂组成的无机触变防灭火凝胶。通过倒置法测试凝胶的成胶时间,采用旋转流变仪研究了在不同配比条件下凝胶的流变特性,构建了凝胶的本构方程,优选出适用于注浆堵漏的凝胶配比。结果表明:凝胶的流变特性符合Herschel-Bulkley模型,相关系数R^(2)均大于0.99;按照样品S-13的配比,即当钠基膨润土、硅酸镁锂、硅酸盐水泥的质量分数分别为4.00%、3.00%、0.46%时,凝胶的流动性较好、触变性较强,且未恢复残余应力与屈服应力相对较小,有利于将凝胶浆液输送至采空区,静置形成稳定网状凝胶结构封堵漏风,不易产生新的裂缝。玻璃圆筒充填凝胶后两端相对压力可达-53.9 kPa,约为未充填时的28倍,说明凝胶密封性能好;灭火实验中,煤堆注入凝胶后温度快速下降,不易复燃。