DETERMINATION OF EFFECTIVE MODULI FOR FOAM PLASTICS BASED ON THREE PHASE SPHEROIDAL MODEL

The relations of bulk modulus, shear modulus, Young's modulus and the Poisson's ratio with porosity of foam plastics are determined by a three phase spheroidal model commonly used in Composite Mechanics. The results are compared with those using differential scheme. It is shown that the material properties derived from the present model normally are larger than those obtained by differential scheme for foam plastics with identical porosity. The differences in shear moduli and Young's moduli obtained by the two methods are small but they are larger for bulk moduli of incompressible matrix and Poisson's ratios. The Young's moduli of high density foam plastics derived by the present model agree better with experimental ones.

Flow characteristics of three-phase foam in mine gob and its application

To study the flow characteristics of three-phase foam in gob area,different perfusion experiments in coal mine gob were designed and put forward in the paper.Through the observation of flow range,flow characteristics of three phase foam were analyzed with different flow rates.And,unsteady seepage process of three-phase foam was simulated with CFD software.Base on experiment and numerical simulation results,flow characteristics of three-phase foam and its major influence factors are discussed,and the optimal arrangement distribution of mine fire control drills is also determined.Research results show that the flow range and stacking height of three-phase foam in gob are significantly influenced by gravity.The vertical stacking height and horizontal diffusion distance of three-phase foam are also directly related to the flow volume of foam perfusion,the larger flow single hole perfusion volume,the higher stacking height and the longer diffusion distance could be obtained.

微纳米颗粒三相泡沫体系构筑及特性

为进一步提高聚驱后采收率,结合聚驱后油藏特征,构筑具有自适应堵调驱功能的微纳米颗粒三相泡沫体系,通过黏度、界面、泡沫和堵调驱性能试验,研究微纳米颗粒三相泡沫体系特性,应用归一化和权重系数方法,分析三相泡沫体系溶液特性与驱油效果的相关性。结果表明:软体微米颗粒三相泡沫体系的特性参数较好,具有超低界面张力,剖面改善率超过82%,聚驱后可提高采收率超过14%;硬质纳米颗粒三相泡沫体系的特性参数相对较差,但聚驱后仍可提高采收率超过10%;三相泡沫体系泡沫综合指数和运动黏度是驱油效果的主要影响因素,而剪切黏度和界面张力是次要影响因素。

矿用三相泡沫防灭火材料制备与性能研究

为提升矿用三相泡沫防灭火材料的性能,制备了一种新型三相泡沫防灭火材料。首先,通过正交试验确定发泡剂最佳配方;其次,通过研究水、黄原胶、粉煤灰粒径对三相泡沫性能的影响,确定矿用三相泡沫防灭火材料最佳配方;最后,通过发泡倍数、半衰期、抗溶性、堆积性和抗烧性来表征新型三相泡沫的性能。实验结果表明:当含2.36%Las-30,0.79%CDEA,2.36%AOS,0.04%PAM,0.59%FM-550,0.59%黄原胶,19.66%粉煤灰时,新型矿用三相泡沫性能最佳,比市售发泡剂的稳定性提高了54.1%,抗烧性提高了4倍。

甜菜碱型表面活性剂与粉煤灰稳定泡沫的协同机制

复配不同长度碳链羟磺基甜菜碱型表面活性剂作为起泡剂,以不同粒度粉煤灰颗粒作为稳泡剂,通过Waring搅拌法确定由0.4%起泡剂和1%中值粒径6.879μm粉煤灰共同组成耐温抗盐的起泡体系。使用浊度计和流变仪研究粉煤灰的悬浮性能和不同泡沫体系的表观黏度,使用表面张力仪和液滴形状分析仪测定体系的表面张力和界面黏弹性。结果表明:90℃条件下三相泡沫的起泡体积为275 mL,消泡半衰期为205 min;加入粉煤灰虽然使体系的表面张力略有增加,但显著提高了表面扩张模量;在同一观察时刻下三相泡沫具有比两相泡沫更低的非均匀系数和更小的中值粒径,由此延缓了液膜的排液和透气过程;两相泡沫所产生的残余阻力系数为36.23,三相泡沫的残余阻力系数高达112.53。

基于正交实验法三相泡沫发泡剂的优化设计

通过对5种高分子凝胶表面活性剂、稳泡剂、悬浮剂的复配进行优化,从而提高三相泡沫发泡剂在消防中的灭火性能。采用五因素四水平的正交实验法,利用电动搅拌器测定该复配体系的发泡倍数和半衰期,实验得到,当SDBS、MAEPK、6501、FM-550、膨润土的质量比例为3∶3∶1∶2∶0.2时,该复配体系的稳定性和发泡力达到最优。此外,为了探究无机盐对复配体系稳定性和发泡力的影响,向最优复配体系中加入不同梯度摩尔浓度的NaCl和MgCl_(2)溶液,实验结果表明:低浓度下的复配体系具有良好的发泡性能和稳泡性能,在达到一定浓度后,复配体系的发泡性能和稳定性呈下降趋势。

高性能防灭火三相泡沫的实验研究

提出了用三相泡沫来防治煤炭的自燃.由粉煤灰或黄泥、氮气和水通过物理机械方式形成的防灭火三相泡沫,具有集固、液、气三相材料的防灭火性能于一体,充分利用粉煤灰或黄泥的覆盖性、氮气的窒息性和水的吸热降温性进行防灭火的特性.通过对优选的4种发泡剂及相互复配对泡沫性能的实验研究,得出了最优的复配发泡剂及配比.同时研究了发泡剂质量分数、水玻璃质量分数及浆液质量分数对制备高性能三相泡沫的影响.结果表明,当发泡剂质量分数为0.2%,水玻璃质量分数为2%,灰水质量比为1∶4时,制得的防灭火三相泡沫的性能最好.并在实验室构建的三相泡沫实验系统上制备出了高性能的防灭火三相泡沫.

三相泡沫防治采空区煤炭自燃研究

针对目前煤矿防灭火技术与材料存在的一些不足,研制了一种用于防治采空区煤炭自燃的三相泡沫材料.简要介绍了三相泡沫的制备流程和主要技术参数;建立了采空区煤炭自燃过程的化学动力学方程,根据对方程中C,O2反应的物质的量浓度,煤体温度T,采空区的孔隙率γ等参数的控制,研究了三相泡沫防治采空区煤炭自燃的机理.结合三相泡沫在大兴煤矿N2703综放工作面采空区防治高温火源点的实际应用情况,对比了注三相泡沫前后取样气体中CO,O2体积浓度以及采空区温度T的变化结果,有效地防治了煤炭自燃.应用结果表明三相泡沫防治采空区煤炭自燃的效果显著,是一种具有广阔应用前景的新型防灭火材料.

粉煤灰三相泡沫组成成分及形成机理研究

通过对柴里煤矿粉煤灰特性的分析,提出了发泡剂的研制要求,设计出了相应的三相泡沫发泡器,并对粉煤灰三相泡沫的形成原因和稳定性进行了分析;同时,对粉煤灰三相泡沫的发泡倍数和稳定时间等参数进行了实验研究.结合在柴里煤矿的应用实例,表明当连续在采空区注3～5 d粉煤灰湘泡沫后,就能从根本上消除煤炭的自燃.

铝土矿浮选泡沫消泡研究

以河南混合铝土矿浮选精矿泡沫为研究对象,分析铝土矿浮选泡沫的稳定原因。采用物理方法和化学方法,进行三相泡沫的消泡研究。结果表明油酸钠可以显著降低水溶液体系的表面张力,同时微细疏水矿粒在气泡表面的吸附降低了气泡表面的排液速率,并增强了气泡的机械强度,导致铝土矿浮选泡沫稳定;另外,转速对机械搅拌消泡有较大的影响,消泡效果随转速的提高而增强;磷酸三丁酯、Foamban-ms-575和BD3037对两相泡沫体系具有很好的消泡作用,但在三相泡沫体系中由于在泡沫表面铺展速率的限制,消泡效果并不明显;利用机械搅拌和添加消泡剂,可以在较低的转速下,大大改善消泡效果。

防灭火三相泡沫添加剂的实验

通过对粉煤灰物理特性和化学成分分析,在其浆液中加入一种合适的发泡剂和稳泡剂,经过物理发泡方式形成粉煤灰三相泡沫,用于防治矿井自然发火。对所选发泡剂在粉煤灰浆液中的发泡性能以及稳泡剂和浆液浓度对粉煤灰三相泡沫稳定性的影响进行了系列实验,并对实验结果进行了分析。指出KDF-1发泡剂适合制备发泡倍数较高、稳定时间较长的煤灰三相泡沫,给出了KDF-1发泡剂用于浆液发泡的最佳浓度。

浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。

高瓦斯矿井特大火区治理的新技术

通过治理宁夏白芨沟煤矿特大型火区,研究开发了远距离水封抑爆、地面灭火钻孔快速施工、地面大流量注三相泡沫、大流量注氮抑爆和惰化火区、高瓦斯火区水封巷道的锁风启封、氮气喷雾降温、均压启封火区及防复燃等一整套治理高瓦斯矿井特大火区的技术.应用这些技术抑制了白芨沟煤矿特大火区内瓦斯的再爆炸,扑灭并安全启封了该火区,在救灾和恢复生产过程中确保了安全.

粉煤灰三相泡沫的制备及其稳定机制

利用α-烯烃磺酸钠(AOS)作为起泡剂、钠土和粉煤灰作为固相颗粒,研制高性能三相泡沫体系,结合固体颗粒悬浮分散性和固体颗粒与起泡剂的相互作用研究粉煤灰三相泡沫的稳定机制,用界面张力仪研究高分散固体颗粒与AOS在气/液界面膜上的相互作用机制。结果表明当AOS质量分数为0.5%、钠土质量占固体颗粒质量的33.3%、固体颗粒质量分数为5.0%时,三相泡沫起泡体积达到275 mL,析液半衰期达到72 min,具有良好的起泡性和稳定性;钠土作为分散剂吸附在粉煤灰表面,阻碍了粉煤灰颗粒聚集沉降,提高了颗粒悬浮分散性;固体颗粒增加了三相泡沫界面黏弹性,但AOS质量分数越大,界面黏弹性降低,泡沫稳定性呈现先增大后减小的趋势,这是因为AOS质量分数较低时,与固体颗粒发生单层吸附,疏水基向外,改变了颗粒润湿性,提高颗粒界面分散能力,泡沫稳定性增强,AOS质量分数较高时,AOS在颗粒表面形成双层吸附,亲水性增强,同时起泡剂分子与固体颗粒在界面上形成竞争吸附,泡沫稳定性减弱。

高瓦斯易自燃超大俯采工作面的防灭火技术研究

分析了高瓦斯易自燃超大俯采工作面的防灭火工作具有两端压差大、漏风强度大、不易灌浆和火与瓦斯共存等难点,给出了大佛寺矿40104超大俯采工作面煤自燃指标气体的选择及预测预报系统的实施方法,详细阐述了工作面回采时期和停采撤架时期的防灭火技术实施方案和参数,重点介绍了回采时期提高回采速度、采用三相泡沫大范围覆盖浮煤和采用凝胶封堵漏风的综合防灭火技术,以及停采时期边拆边注和架间插管灌注防灭火介质的新方法.实践证明该方案能够有效的保证工作面的顺利开采。

防灭火三相泡沫流体特性实验研究

为了研究三相泡沫的流体特性,采用实验的方法,考察了剪切速率、发泡倍数、温度、气体介质对三相泡沫粘度的影响,构建了三相泡沫流体的本构方程,测定了三相泡沫流体在注浆管路中的流动阻力及管压降。研究结果表明:三相泡沫属于假塑性的非牛顿流体,其粘度与发泡倍数和温度有关,而与气体介质无关;在一定的条件下,每100m管路中三相泡沫的压力降为0.18MPa。研究结论为三相泡沫在现场的应用提供了依据。

松软巨厚煤层高冒区自然发火原因及防治技术

从煤炭自然发火所必须的4个要素出发,分析了松软巨厚煤层高冒区自然发火的原因,详细阐述了高冒区浮煤产生的原因和巷道风流的热风压以及巷道起伏引起风流的动压差对漏风的影响,针对耿村煤矿12190下巷火区的特点提出了应用三相泡沫新技术防治高冒火区的新观点,并制定了工艺实施方案和技术参数,分析了应用效果。实践证明三相泡沫防灭火技术能够有效的扑灭并防治高冒区的煤炭自燃,为松软煤层高冒火区的治理提供了新的途径。

空心玻璃微珠三相泡沫抗溶抗烧性能实验研究

研究了空心玻璃微珠添加量、泡沫液浓度和泡沫液性质对三相泡沫在油面的稳定性和抗烧性能影响规律。结果表明,空心玻璃微珠添加量越大,三相泡沫在油面的稳定性越差。泡沫液浓度和性质对三相泡沫在油面的稳定性有一定影响。添加微珠后三相泡沫的抗烧性能降低,与蛋白两相泡沫相比,空心微珠添加量为10mL、30mL和50mL时,ti缩短约26%、38%和42%,泡沫完全烧损时间也缩短约20%、28%和31%。

三相泡沫发泡器发泡机理及设计原理

为了使粉煤灰或黄泥浆液形成高质量的三相泡沫,研制了专门用于不均质固体颗粒发泡的三相泡沫发泡器.介绍了发泡器的发泡机理,模拟了发泡器内不同扩散角度下泥浆流速和管内静压的分布,建立了发泡器发泡的流体动力学方程.结果表明:扩散角为60°时压力分布和流速最满足形成三相泡沫的条件,三相泡沫发泡器结构简单,本身不需要接入外界任何动力装置,且发泡效率高、产生泡沫均匀细腻、能适应不同固体颗粒粒径的浆液材料.

驱油三相泡沫体系稳定性研究

为提高泡沫体系在驱油过程中的稳定性,在100 mL起泡剂TM-A(阴离子表面活性剂TN-D(4.0 g/L)+两性离子表面活性剂TN-S(4.0 g/L)+两性离子表面活性剂TN-12(1.0 g/L))中加入0.4 g疏水缔合聚合物AP-P4,制得基础泡沫体系,考察了不同固体颗粒的尺寸、形貌、加量以及助剂NaOH加量对泡沫稳定性的影响,并运用扫描电镜SEM分别观察了不同泡沫的微观结构。通过实验最终优选出粒径为400目的SiO2微粉作为固体颗粒稳泡剂;当SiO2微粉加量为2.0 g/L、NaOH加量为10 g/L时三相泡沫体系稳定性最好,此时起泡体积为650 mL,泡沫半衰期为82.8 min;SEM照片显示,加入的固体颗粒SiO2微粉在泡沫膜上形成一层致密壳层结构;揭示了泡沫稳定性的机理。