防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。

表面活性剂复配对1/3焦煤润湿性能的影响研究

以1/3焦煤为研究对象,选取5种表面活性剂,通过接触角、表面张力和沉降实验,研究表面活性剂及其复配溶液对煤尘润湿性能的影响;通过红外光谱实验,分析复配溶液对煤表面官能团的影响。结果发现当表面活性剂的浓度达到CMC后,继续增加表面活性剂的浓度,表面活性剂的表面张力、接触角和煤尘的沉降速度呈现不同的变化规律,分析认为表面活性剂分子吸附状态发生变化是导致这种现象发生的原因;0.4wt%APG0810+0.4wt%JFC-E的等质量复配溶液,对1/3焦煤有着显著的协同润湿效应。煤尘沉降速度达到了45.45mg/s。煤样经0.4wt%APG0810+0.4wt%JFC-E的复配溶液浸泡处理后,含氧官能团和亲水官能团的比例升高,分别达到了50.24%和83.65%。由此推断,复配后表面活性剂分子在煤尘上有更高的吸附密度。

膨胀型钢结构防火涂料的制备及性能

为提高涂料的耐火性能以更好地保护钢结构,以水性环氧乳液和固化剂作为基料,聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MEL)作为阻燃体系,可膨胀石墨(EG)作为阻燃助剂,粉煤灰漂珠与纳米TiO2作为填料,研制了一种膨胀型钢结构防火涂料。考察了各组分用量对涂料性能的影响,采用扫描电镜(SEM)对防火涂层燃烧前后的微观结构进行了表征,并分析了涂层厚度对耐火时间的影响。结果表明:水性环氧乳液、固化剂和EG的最佳用量分别为20.0%、4.0%和4.5%,纳米TiO2与粉煤灰漂珠的最佳质量比为1∶1。当APP、MEL和PER的质量分数分别为28.0%、18.0%和18.0%时,涂料的耐火时间最长。发生燃烧之后的“蠕虫”形EG会与基料树脂发生膨胀并与无机层粘合形成无机保护层,膨胀体系相互发生反应,粉煤灰漂珠均匀完整地附着在基材表面,使之具有良好的隔热性能。所制备的防火涂料的最佳涂覆厚度为1.9 mm,耐火时间为107 min。

某金矿掘进工作面粉尘浓度分布及影响因素分析

金属非金属地下矿山掘进巷道钻孔、爆破、铲装等作业工序产生大量岩尘,导致井巷空间粉尘浓度高,危害职工健康和影响作业环境。以某金矿掘进巷道为研究对象,建立掘进巷道压入式通风模型,依据气固两相流理论,结合现场测定数据,利用Fluent软件分析风筒布不同布置条件下除尘效果,得出巷道内粉尘运移规律和风速分布情况。研究发现:风机压入风流在掌子面附近形成涡流,携带粉尘在掌子面附近涡旋,不利于粉尘的排出,风筒布出口距掌子面7~8 m风流逐渐稳定流向回风巷;当风筒布出口距掌子面8 m,高度为1.5 m时,巷道内粉尘排出较快,除尘效果最为理想。研究结果对指导掘进工作面粉尘防治具有一定的指导意义。

含内热源松散煤体热湿迁移特性研究

为研究松散煤体内部热湿迁移规律,建立松散煤体多场-相变-扩散耦合数学模型,对热力驱动下的温、湿度场时空演变规律进行仿真研究;通过热湿迁移特性实验平台,对数值模拟结果的有效性与准确性进行验证。研究结果表明:温度相对误差小于5%,含湿量相对误差小于8%;松散煤体温度逐渐升高,温升速率逐渐减小,温度最终趋于稳定值,沿轴线方向温度呈指数性降低;松散煤体湿度场可分为煤体含水率和空气含湿量,在空间上可分为含水率减少区、含水率增大区和含水率不变区,随着计算进行,峰值含水率逐渐增大且向远离热源方向移动;含湿量相较于实验初期均有所增大,沿轴线方向先呈线性降低,后呈指数性降低且线性区域越来越大,指数性区域越来越小。

不同预氧化程度焦煤CO_(2)冷却后自燃特性研究

针对利用惰性气体降低煤氧化性来解决煤自燃、复燃的问题,现有研究大多是对煤低温氧化过程及煤复燃过程进行相关实验,对惰性气体降温后煤二次氧化的自燃特性涉及较少。针对上述问题,以焦煤为例,通过低温氧化实验,探究不同温度氧化的焦煤经过CO_(2)冷却二次氧化的自燃特性。采用GC-4000A程序升温装置对焦煤进行预氧化(预氧化温度分别设为70,110,150℃),并对分别通入CO_(2)气体和干空气冷却至30℃后焦煤二次氧化过程中的耗氧速率、CO产生率、CO_(2)浓度和表观活化能进行分析。实验结果表明:预氧化温度相同时,与干空气冷却相比,通入CO_(2)冷却后的焦煤相关参数的变化规律基本一致,二次氧化初期,因预氧化焦煤吸附大量CO_(2),阻碍了煤与O_(2)接触,耗氧速率和CO产生率减小,表观活化能增大,焦煤的氧化性减弱;随着CO_(2)解析,CO_(2)冷却也影响预氧化焦煤的后期反应,使得预氧化焦煤整个反应过程自燃危险性降低。预氧化温度不同时,70℃和110℃预氧化焦煤前期CO_(2)吸附量小,导致耗氧速率、CO产生率和表观活化能未发生变化,150℃预氧化焦煤冷却至30℃时,CO_(2)吸附量增多,导致耗氧速率、CO产生率减小,表观活化能增大,需要的能量更多,煤氧反应更难进行,自燃危险性有所降低。因此,当煤矿井下发生煤氧化自燃危险时,需长时间通入CO_(2)来降低矿区启封复采时发生二次氧化复燃的可能性。

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。

瓦斯涌出异常预报煤与瓦斯突出

通过对掘进工作面突出前夕煤壁瓦斯浓度变化规律的研究,提出了利用瓦斯浓度变化预报煤与瓦斯突出的方法,并建立了突出预报数学模型.研究表明:对瓦斯浓度序列的移动平均线、振幅、频次和方差等几个方面的综合评判,可预报掘进工作面突出的发生,并以潘一矿突出实例进行验证,表明在突出前2.5 h瓦斯浓度变化出现异常,根据这一异常可实现突出预报.

采空区三维漏风路径示踪测试

采用SF6示踪气体探测技术,对Y型通风方式下采空区三维裂隙场漏风路径进行了测试。结果表明:示踪气体在采空区内发生弥散,采样点采集到的示踪气体体积分数随时间变化呈先快速增大后逐渐减小的规律,具有拖尾现象;距工作面155 m范围内,采空区裂隙带上部漏风速度较小,示踪气体体积分数高,裂隙带下部及冒落带漏风速度较大,示踪气体体积分数低;155 m后,冒落带、裂隙带下部和裂隙带上部示踪气体体积分数相差不大;采空区漏风路径是经顶板裂隙绕流后下降至冒落带的曲线渗流路径。

TG实验条件对煤氧化燃烧特性的影响分析

为了探讨TG实验过程不同实验条件对煤氧化燃烧特性的影响,采用控制变量法对不同煤样粒度、不同升温速率、不同试样量条件下煤氧化燃烧过程进行了研究。通过TG/DTG曲线上的特征温度点将煤的氧化燃烧过程划分为五个阶段。结果表明:煤样粒度增加、升温速率增大都会使TG曲线向高温侧移动,对应的各特征温度值也都会升高;随煤样量增加,TG曲线在受热分解段及燃烧阶段向低温侧移动,煤样着火点温度T4降低。

近巷高温区域红外探测与反演

为准确检测、判定近巷煤体高温点或火源,实现矿井快速防灭火,利用高温点的热效应,依据传热学相关理论,建立了近巷煤体内部高温点反演算法。利用红外热像仪探测了某矿巷道壁面温度场,结合测试地点风流温度,推算了煤体内部高温点深度和温度。结果表明,探测的近巷高温点主要在距离巷道表面约0.09~0.15 m深度以内的范围,煤体内部最高温度达到了70℃左右。根据这一结果,采取了针对性的防灭火措施,气体观测结果显示,高温点的CO气体浓度由最初的100×10-6~160×10-6快速降至了10×10-6左右。可见,红外热像反演方法可以确定近巷煤体的高温点。

瓦斯浓度序列的煤与瓦斯突出预报方法及应用

对监测到的瓦斯浓度序列进行深入研究的基础上,提出了利用瓦斯浓度序列预报煤与瓦斯突出的新方法,设计了突出预报软件,并以某矿实际突出前瓦斯浓度序列进行了验证。结果表明:瓦斯浓度序列在突出发生2h前表现了突出前兆信号,并且随着突出的临近,该信号越来越强。由此可见,该方法是可行的,且能弥补常规预报方法中的不足,使预报更为准确、可靠。

煤矿防火粉煤灰阻化浆体的流变性试验研究

为改善浆体的泵送性差、易沉降,及利用有机增稠剂出现触变性不良等问题,研制一种以粉煤灰和硅藻土为骨料并添加硅铝酸盐类无机增稠剂的阻化浆体。采用NXS-11B型旋转黏度计测试浆体的黏度,考察浆体骨料的组分比例、浆体浓度、水灰比和温度对黏度的影响,对比黏度与剪切应力的变化关系,分析浆体的流动特性。结果表明：硅藻土能够改善粉煤灰浆体的悬浮性能,粉煤灰与硅藻土最佳比例为10∶3;增大浓度可以提高浆体黏度,提高水灰比和温度可以降低黏度;水性膨润土增稠流变剂具有良好的触变性能,其浓度为3%-4%,水灰比3∶1时,浆体流动性较好,有利于泵送。阻化浆体是具有剪切稀化特性的非牛顿流体。

上保护层开采卸压保护范围研究

目前保护层卸压范围研究主要集中在分析煤层应力、变形和塑形破坏的演化特性及下保护层开采卸压范围,存在对保护层保护效果的考察较少、实测过程中取点较少造成实验结果误差较大等问题。针对以上问题,以淮南矿业集团有限责任公司潘二煤矿18125工作面为研究对象,采用数值模拟计算和现场考察分析方法研究了保护层开采后被保护层的应力分布、煤层顶底板膨胀变形率和煤层瓦斯压力变化特征。结果表明:①被保护层走向垂直应力呈中心轴对称分布,倾向卸压区表现为类椭圆形。②上保护层工作面开采后,在其底板形成地应力卸压区,底板煤岩层应力减小,卸压区煤岩层向上发生移动和变形,由于保护层和被保护层层间距不同,被保护层移动与变形量存在差距,越靠近开采层,被保护层膨胀变形量越大,被保护层卸压效果越明显。保护层工作面后方30~60 m是被保护层卸压抽采瓦斯的最佳区域。③根据瓦斯压力观测钻孔与保护层工作面初切眼位置的相对关系及瓦斯压力观测结果,得到保护层开采走向最大有效卸压角约为69.8°。④通过数值模拟并结合现场考察分析,根据被保护层应力分布、煤层顶底板膨胀变形率和煤层瓦斯压力变化特征,得出被保护层走向卸压角约为60°,倾向上下部卸压角均为75°。

基于非稳态导热乘积法的松散煤体导温系数测温系统的设计

文章介绍了一种基于非稳态导热乘积法的松散煤体导温系数测试方法,设计了松散煤体导温系数测试系统,介绍了该系统的工作原理、组成结构、处理软件的设计。最后对系统进行了误差分析。该系统实现了计算机自动采集和处理数据,解决了实验装置热流损失对测量误差影响过大的问题,满足了测试要求。

近巷煤体高温区域红外成像探测与分析

煤炭自燃高温点的检测与判定是矿井火灾防治的基础工作，也是矿井防灭火方案制定的前提。利用红外热像仪测试煤巷壁面煤体温度场分布，排查全断面高温点，找出近巷煤体高温点；依据巷道壁面与巷道风流的温度差，确定煤巷高温区域。探测显示，煤巷高温区域主要集中在断层带附近，由此可知巷道煤体破碎、漏风是导致煤炭自热的主要原因。在此基础上制定了向高温区域打钻压注 MEA（一种商业高分子材料）封堵剂的治理措施，使得高温区域钻孔内 CO 浓度从100～160 ppm（0.0045～0.0071 mol/m3）降至10 ppm（0.00045 mol/m3），有效地降低了煤巷温度，为矿井防灭火提供了依据。

矿井增风设计方案的计算机模拟分析

针对十一矿供需风之间的矛盾问题,对矿井通风系统现状进行了计算机模拟分析,并对主要通风机供风能力进行了现场试验。结果表明,主要通风机与现有通风网络不匹配是制约矿井增风的主要原因。根据计算机模拟结果,有针对地提出扩大丁六轨道巷断面、调整矿井生产布局和改造现有主要通风机的解决方案。经现场实施后验证,风量和风压均达到了预计的要求。

保护层开采工作面采空区瓦斯分层治理

为实现保护层开采工作面生产过程中瓦斯不超限,在分析工作面瓦斯来源的基础上,提出了保护层开采工作面竖向分层治理瓦斯的思路。根据相似模拟结果,分析了采空区瓦斯流动范围和流动范围内孔隙率、风阻分布特征。采用数值模拟分析了Y型通风、Y型通风＋采空区埋管及Y型通风＋采空区埋管＋高抽巷＋高位钻场3种瓦斯治理方式下采空区瓦斯体积分数场,结果表明：采空区瓦斯体积分数在竖直方向和水平方向均具有典型的递变特征,距工作面越远,距煤层越高,瓦斯体积分数越大;合适位置的煤层顶板高抽巷对抽采来自上邻近层的瓦斯具有较好的效果,试验条件下高抽巷抽采瓦斯量达到了总量的36.4%~63.6%;沿充填墙的采空区埋管不能完全拦截下层采空区进入沿空巷的采空区瓦斯,随沿空巷长度增加,瓦斯体积分数增大,建议沿空巷长度控制在250 m范围内。

类比法预测高瓦斯高产工作面瓦斯涌出量研究

通过对部分矿井同采区同翼同煤层回采工作面瓦斯涌出量、产量及其开采深度的研究,提出了预测高瓦斯高产工作面瓦斯涌出量的类比法,探讨了预测基本原理和步骤。并以淮南谢桥矿某回采工作面进行了预测准确性检验,结果表明,预测结果比实测值略小,相对误差在10%范围内,可为现场实际应用。

高层建筑火灾中的安全疏散

高层火灾事故呈明显上升趋势 ,群死群伤事故时有发生 ,给国家和人民生命财产造成了极大的损失。叙述了影响人员安全撤离的因素 ,提出了火场逃生应注意的事项 ,对人员的高效。