发泡水泥固化充填防灭火材料研究

发布时间：2023-11-10 17:17

　　我国煤层自燃灾害严重,致燃因素交错多变。相关统计表明,伴随综放开采,特别是无煤柱开采技术的应用,由于漏风导致的巷道自燃火灾占矿井煤自燃总火灾的60%以上。目前防灭火材料充填技术是应用广泛、有效的火灾防治技术,而决定充填效果是否达到预期目标的关键则是防灭火充填材料选取。本文在调研国内外防灭火充填材料的基础上,结合煤自然发火机理,成功研制出一种以普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥为基料,发泡剂、石膏及聚丙烯纤维为辅料,混合搅拌而成的发泡水泥固化充填材料。对充填材料的初凝时间、流动度、膨胀倍率及抗压强度等性能参数进行测试,采用单因素分析法研究各掺量对固化充填材料性能的影响,再根据正交试验综合极差分析,以四个性能指标为衡量标准,最终确定最优配比为A3-B3-C2-D3-E2即水灰比0.5、普通硅酸盐水泥占比40%、硫铝酸盐水泥占比60%、发泡剂掺量1%、石膏掺量6%、聚丙烯纤维掺量0.4%。在此配比下固化充填材料性能达到最优,其初凝时间约为120min,流动度约为130mm,膨胀倍率在2～3倍,抗压强度达到2～8MPa。采用SEM研究了不同配比不同养护龄期条件下发泡水泥固化充填材料的微观特性。随着水...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 充填材料研究现状
        1.2.2 充填技术研究现状
        1.2.3 发泡技术研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
2 原材料的选取及性能测试方法
    2.1 基料的选取
        2.1.1 普通硅酸盐水泥
        2.1.2 硫铝酸盐水泥
    2.2 辅料的选取
        2.2.1 发泡剂
        2.2.2 石膏
        2.2.3 聚丙烯纤维
    2.3 充填材料性能测试
        2.3.1 初凝时间
        2.3.2 流动度测试
        2.3.3 膨胀倍率测试
        2.3.4 抗压强度测试
    2.4 本章小结
3 发泡水泥固化充填防灭火材料优化配比
    3.1 材料的制备
        3.1.1 制备仪器的选取
        3.1.2 制备过程
    3.2 单因素分析试验
        3.2.1 水灰比对充填材料性能的影响
        3.2.2 硫铝酸盐水泥掺量对充填材料性能的影响
        3.2.3 发泡剂对充填材料性能的影响
        3.2.4 石膏对充填材料性能的影响
        3.2.5 聚丙烯纤维对充填材料性能的影响
    3.3 正交优化配比试验
        3.3.1 正交试验设计
        3.3.2 正交试验结果分析
    3.4 本章小结
4 发泡水泥固化充填防灭火材料微观特性
    4.1 水化理论分析
        4.1.1 硅酸盐水泥水化分析
        4.1.2 硫铝酸盐水泥水化分析
    4.2 复合体系水化分析
    4.3 扫描电镜实验研究
        4.3.1 不同水灰比充填材料SEM研究
        4.3.2 不同复配比充填材料SEM研究
        4.3.3 不同发泡剂掺量充填材料SEM研究
    4.4 本章小节
5 发泡水泥固化充填防灭火材料应用
    5.1 矿井简介
        5.1.1 矿井简介
        5.1.2 充填概况
    5.2 工艺设计
        5.2.1 充填设备设计
        5.2.2 充填方案设计
    5.3 充填效果分析
    5.4 充填材料其他应用
    5.5 本章小结
6 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3861981