防治煤自燃的高堆积固化泡沫的制备及应用

漏风是引发矿井煤自燃的重要原因,而煤自燃火灾影响了矿井的正常生产。为解决传统无机固化泡沫(TISF)在充填堵漏过程中存在胶凝时间长、堆积能力弱的问题,提出经液态硅酸钠(LSS)改性制备的速凝无机固化泡沫(RISF)。研究了不同掺量的LSS对泡沫浆液胶凝时间、堆积能力等性能的影响规律,采用抗压强度、稳定性测试等表征手段,确定了LSS的最优添加量为5%(质量分数),RISF的28 d抗压强度达2.49 MPa,是TISF的1.7倍,最大密度比R为1.11,稳定性提升20%左右;胶凝时间和堆积能力的测试结果表明,与TISF相比,RISF的凝结时间大幅缩短(从683 s缩短到52 s),堆积能力提升(最大堆积高度提高1.9倍)。基于此,结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对RISF的速凝固化机理进行了探究。试验结果表明,RISF具有更多的水化产物且不同的水化产物紧密交织,颗粒水化过程中,LSS水解生成原硅酸根与溶液中的钙离子结合,加快水化反应,缩短了泡沫浆液的胶凝时间。但也发现,当LSS添加量超过5%时,RISF的抗压强度降低,稳定性下降,这主要是因为过量的LSS使溶液中的钙硅比例低于1.0,导致生成了低强度的水化产物。堵漏风试验和灭火试验结果表明,与TISF相比,RISF具有较高的堵漏效率和优良的防灭火性能,堵漏效率最高提升26.3%,并且在扑灭煤火时未出现复燃。RISF在利民煤矿矸石山的现场应用表明,其具有良好的降温灭火效果,有效解决了矸石山的高温难题,确保了矿井的正常生产。

阻燃剂对矿用有机固化泡沫性能影响

为提高矿用有机泡沫阻燃性能,分别添加单一、复合阻燃剂对其进行改性试验。通过测试泡沫氧指数、尺寸收缩率、原料黏度等参数,研究阻燃剂对泡沫性能的影响。试验结果表明:在添加相同比例阻燃剂情况下,膨胀型阻燃剂效果最好;单独使用膨胀石墨(EG)时,泡沫收缩率降低,但原料黏度增加。液体阻燃剂三磷酸酯(TCPP)能够降低原料黏度,但会使泡沫体稳定性下降。EG与TCPP复配,能够改善两者不足,当含有5%EG和7%TCPP时,制得的泡沫性能最优。

煤矿防灭火粉煤灰固化泡沫的研制及应用

针对目前煤矿防灭火技术存在的不足，以粉煤灰为基材，在小型试验的基础上，采用自行研发的复合添加剂，研制出了发泡倍数在3～15范围内可调的粉煤灰固化泡沫。在华丰煤矿1410工作面应用粉煤灰固化泡沫通过封堵井下漏风来防治煤层自燃，取得了很好的效果。

有机矿物固化泡沫的研制及应用

为有效封堵煤矿井下漏风防治煤炭自燃,初步研制出了高膨胀率、快速反应、凝固时间可调且安全环保的有机矿物固化泡沫。探讨了有机矿物固化泡沫的发泡机理和稳泡机理;试验研究了不同组分情况下固化泡沫的性能指标;介绍了固化泡沫的特点及用途。有机矿物固化泡沫在小青煤矿W2回风石门密闭自然发火防治中取得了很好的效果。

增韧剂改性矿用有机固化泡沫性能的研究

为提高矿用有机固化泡沫的堵漏风效果,添加不同含量的乙二醇增韧剂对有机固化泡沫进行改性试验,测定泡沫的固化时间、发泡倍数、抗压强度、尺寸稳定性、最高反应温度和氧指数性能参数。试验结果表明:随乙二醇添加量的增加,泡沫的固化时间变长,抗压强度增大,但其最高反应温度、发泡倍数、尺寸稳定性和氧指数下降。当乙二醇的添加量为6%时,有机固化泡沫的综合性能最优。

矿用无机固化泡沫充填材料研究及应用

针对井下堵漏风和密闭墙构建时存在的劳动强度大,密封效果差等缺点,研制了一种无机固化泡沫充填材料,通过大量的实验研究了泡沫掺量、水灰比和胶凝剂对材料性能的影响,并对其进行了现场应用。研究结果表明:泡沫掺量的增加和水灰比的增大均能使初凝时间增加,硫铝酸盐水泥充填材料的初凝时间是普通水泥充填材料的31%~44%;抗压强度随泡沫掺量增加而明显降低,硫铝酸盐水泥为胶凝剂时的充填材料抗压强度较大;泡沫掺量为1,2,3倍时的材料密度是未添加泡沫时的40%~46%,23%~33%和18%~24%,可以显著降低劳动强度;硫铝酸盐充填材料在内部孔结构方面优于普通水泥充填材料。研究成果可用于确定最佳的无机固化泡沫充填材料配方,现场应用表明材料密封效果和抗压强度好,具有广阔的应用空间。

漏风裂隙内无机固化泡沫浆液扩散特性研究

为研究无机固化泡沫(ISF)浆液在漏风裂隙内扩散及压力场分布特性,基于ISF浆液黏度时变模型,研究ISF浆液在漏风裂隙中受力和流动特性、恒定风量漏风气流下ISF浆液扩散形态及压力场分布特性;建立ISF浆液在水平漏风单裂隙中逆风流动扩散理论模型、在恒定漏风速率水平裂隙扩散数值模型,并对比验证理论及数值模型的合理性。研究表明:在恒定流量注浆工况下,延长注浆时间可增加注浆压力,但ISF浆液逆风扩散距离增长趋于停止,在漏风条件下现场注浆封堵施工设计需根据注浆工程预设注浆压力,同时设定漏风影响参数。

矿用固化泡沫防灭火密闭充填新技术

文章介绍了1种煤矿井下防灭火密闭充填的新材料、新装备。详细分析了煤矿现有防灭火密闭手段存在的不足。通过用固化泡沫密闭充填新技术与煤矿现有密闭充填的对比,介绍了该新技术的有效接顶、绝对不燃、不收缩、凝固时间可随机调整等突出特点。同时还详细介绍了ZHJZ-6/1.5型矿用移动式防灭火综合注浆装置的结构、技术参数和特点。

采空区大掺量粉煤灰无机固化泡沫制备及特性研究

煤矿采空区漏风是引发煤火灾害的重要原因,传统充填堵漏材料易干裂,流动性差,成本高,因此研发出有效充填封堵漏风通道的新型材料十分必要。通过单因素变量法,以材料流动度、初凝时间、抗压强度为指标进行配比优选,研发出大掺量粉煤灰无机固化泡沫充填堵漏新材料。同时,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜表征材料的水化过程。结果表明∶基于泡沫均匀度、发泡倍数、半衰期及析水率等参数,优选出十二烷基硫酸钠(SDS)∶辛癸基葡糖苷(APG)=1∶1,黄原胶(XG)∶瓜尔胶(GG)=1∶1的水基泡沫。研发的大掺量粉煤灰无机固化泡沫,其初凝时间与粉煤灰掺量、水灰比、泡沫掺量成正比;流动度与水灰比成正比,与粉煤灰掺量成反比,随泡沫掺量增加先上升后缓慢降低;抗压强度随粉煤灰掺量增加呈先增加后减小趋势,与水灰比和泡沫掺量呈反比关系。综合评价指标确定粉煤灰掺量为60%、水灰比为0.6、泡沫与复合浆液体积比为1∶1时,材料流动度好,为15.9 cm,初凝时间适中,为5 h,抗压强度高,28 d达到1.5 MPa。该材料的水化产物是钙矾石(AFT)以及C-S-H凝胶,由水泥先发生水化反应生成Ca(OH)2,后与粉煤灰反应生成AFT及C-S-H凝胶,提高了大掺量粉煤灰无机固化泡沫抗压强度,能够适应采空区堵漏的要求。

利用矿用固化泡沫密闭充填技术成功封堵遗留火区

介绍了五虎山煤矿采用矿用固化泡沫防灭火技术,通过地面打钻充填固化泡沫隔断井下巷道,成功封堵遗留火区的经验。

矿用固化泡沫防灭火新技术

介绍了固化泡沫防灭火技术的组成,性能,及其在黄陵县车村二号煤矿灭火,铜川金华山煤矿进行密闭的应用效果。

矿用固化泡沫泥浆在新疆托克逊二道沟火区应用

新疆的煤田火灾十分严重,在多年的治理过程中,注浆一直采取传统的泥浆进行灌注封闭。根据目前的煤田火灾情况,在治理时有些火灾中的裂隙用泥浆难以封闭。因此,引用了灭火新材料、新工艺:矿用固化泡沫泥浆。本文主要讲述矿用固化泡沫泥浆在煤田火区中的应用和取得的效果。

矿用固化泡沫水泥浆在煤田灭火中的应用

以铁列克6号火区为实例,根据火区的实际情况设计并实施了注浆新材料的实验。主要从实验的目的、方案设计、实验实施、效果评价几个方面介绍了矿用固化泡沫水泥浆在铁列克6号子火区中的应用;重点分析了实验实施过程中的一些步骤方法和技术要求及注浆效果的评价,对以后此类注浆在煤田灭火施工中的应用有一定的指导作用。

稠油热采氮气泡沫固化调堵技术

通过组分及其用量筛选,得到了可固化的氮气泡沫调堵剂的基础配方：有机硅改性油井水泥（改性水泥）140 g＋发泡剂AEO-SI 4 g＋水80 g。实用配方中加入缓凝剂酒石酸＋硼酸和降滤失剂羧甲基纤维素。考察了65℃固结、350℃养护后的改性泡沫水泥的吸水率、密度随每一基础组分用量的变化及密度随温度（20-80℃）、压力（0-13 MPa）的变化。改性泡沫水泥的抗压强度随发泡剂用量的增大而线性降低,在水灰比约为0.57时有最大值,350℃时失重率小于2%,部分溶于5%盐酸,可抗耐油田污水、煤油和5%NaOH溶液。在长0.5 m、水测渗透率6.2-19.6μm2的填砂管内注入0.3 PV改性泡沫水泥浆,固化后封堵率大于98%,突破压力5.7-7.3 MPa。现场应用配方中加入三乙醇胺＋烷基苯磺酸钠作为稳泡剂,气液比0.5-2∶1。2007.3-2008.3在10口蒸汽吞吐井用改性泡沫水泥浆实施调剖堵水,单井平均注入量96.5 m3,9口井有效,增油降水显著,有效期可超过吞吐周期。

矿用有机固化泡沫发泡器的理论研究与设计

为了设计出既能满足井下使用要求,又操作简单的有机固化泡沫发生器,首先运用计算流体力学软件对拉伐尔喷管进行数值模拟,结果表明在入口速度为3m/s时,所形成的最大相对负压为-12.2kPa,位置大约离喉部0.0025m处,根据模拟结果设计出泡沫发生器系统.为确定最佳发泡效果,针对树脂和发泡剂溶液管同时与-x轴成30°、45°和60°等3种情况,运用多相流中的Mixture模型进行了数值模拟,结果表明60°时,溶液与空气混合更均匀并且管路振荡不大.在实验室对设计出的成60°时的发泡器进行试验,得出良好的发泡效果.图6,表4,参7.

基于PLC的固化土用泡沫发生设备设计

为在泡沫固化土实验中,进一步提升对泡沫的流量及发泡倍数的控制,在现有泡沫发生设备上,重点完成了包含控制及监测在内的自动化升级;通过安装电磁阀及传感器,结合PLC及触摸屏,基于相对应的软件完成对于泡沫液及压缩空气流量的控制和监测.经过试验,通过调整发泡倍数,该设备可形成满足试验要求下不同泡沫,以满足泡沫混凝土的各类需求.

矿用有机固化泡沫配方研究

为了研制出发泡倍数高、粘度强的有机固化泡沫最佳配方,首先通过分析设计出树脂液、发泡剂组合和树脂液与发泡剂质量比属于3因素3水平、2项考查指标的正交试验表L9(34),分析试验数据得出最佳发泡倍数的组合为A2B3C3或者A3B3C3;最佳粘度的组合为A3B3C3,试验结果表明既要求发泡倍数高又满足粘度强的有机固化泡沫的最佳组合为A3B3C3。

矿用固化泡沫灭火技术的成功应用

延安市车村二号煤矿于2010年6月6日发生煤炭自燃火灾。在62 d的紧张灭火抢险工作中,首先尝试了注水、注氮、注三相泡沫等各种方法均未取得明显效果,之后采用矿用固化泡沫灭火技术。该技术可以在井下安全地带向火区巷道打钻充填矿用固化泡沫材料形成密闭墙,从而使火源点被封闭在较小区域逐渐窒息,同时又使火区与在采工作面隔离,正式恢复采煤生产,灭火工作取得圆满成功。

矿用固化泡沫材料在乌达煤田局部火区治理中的应用

乌达煤田火区治理采取边治理边采煤,火区治理不能对采煤造成影响。尤其是灭火材料的选择方面,首先考虑到成本低脱水较少的材料。采用矿用固化泡沫充填材料在乌达煤田火区治理过程中取得成功的经验,同时列举了2个应用实例,以说明这种材料在火区治理中的应用情况。

复合浆体搅拌装置混合均匀度的实验研究

无机固化泡沫作为泡沫浆体材料是一种新型的防治煤自燃的堵漏材料。复合浆体的搅拌是制备无机固化泡沫重要的环节,在这个过程中,复合浆体搅拌装置起着重要的作用。针对设计的复合浆体搅拌装置,以搅拌时间、水灰比和充满系数为实验因素,对复合浆体搅拌装置混合均匀度进行了实验研究,得出了搅拌时间、水灰比、充满系数与混合均匀度的关系,为制备均匀的复合浆体材料提供了依据。