煤自燃火災(zāi)防治新技術(shù)及礦用新型密閉堵漏材料的研究與應(yīng)用.pdf

1、煤炭自燃是威脅煤礦安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一，嚴(yán)重地威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，阻礙了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，影響社會(huì)穩(wěn)定煤層自燃防治的關(guān)鍵技術(shù)是自燃火災(zāi)的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、火源位置的精確探測(cè)和火區(qū)信息檢測(cè)，其主要解決3個(gè)問(wèn)題，即:何時(shí)發(fā)生自燃(when)，自燃的程度如何(how)，自燃火源的位置(where)。因此，本論文主要針對(duì)上述三個(gè)關(guān)鍵難題，從實(shí)驗(yàn)室研究、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究開(kāi)發(fā)了新的防滅火技術(shù)裝備及材料，并成功地進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。 本文根據(jù)

2、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，利用自行研制的煤自燃與測(cè)氡實(shí)驗(yàn)臺(tái)，模擬現(xiàn)場(chǎng)蓄熱情況、漏風(fēng)狀況、浮煤粒度和厚度，依靠煤體自身氧化放熱升溫，并跟蹤測(cè)定整個(gè)過(guò)程中溫度和氣體的變化情況，對(duì)神東礦區(qū)康家灘煤樣自燃過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析，首次提出了煤自然發(fā)火當(dāng)量強(qiáng)度的概念，并應(yīng)用MS.NASTRAN高型通用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)煤自燃溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值分析，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬了溫度場(chǎng)的變化情況，測(cè)定了煤在達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)的自然發(fā)火當(dāng)量強(qiáng)度。在國(guó)內(nèi)外首次應(yīng)用CFD技術(shù)研究采空區(qū)自燃

3、危險(xiǎn)區(qū)域，自主開(kāi)發(fā)了井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣系統(tǒng)。利用CFD模擬技術(shù)，對(duì)神東礦區(qū)補(bǔ)連塔31401綜采工作面采空區(qū)氣體進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)，結(jié)合SF6示蹤氣體測(cè)定采空區(qū)流場(chǎng)和漏風(fēng)狀況，得出采空區(qū)氣體流場(chǎng)的運(yùn)移規(guī)律及采空區(qū)自燃“三帶”。 開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的防滅火裝備及材料，并在自然發(fā)火嚴(yán)重的礦區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用，主要有井下移動(dòng)式火災(zāi)氣體束管采樣裝備，解決了全礦井束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難于維護(hù)的難題:開(kāi)發(fā)的地面鉆孔測(cè)溫儀和氣體采樣裝備解決了滅火過(guò)程中孔溫度的測(cè)

4、定、氣體信息采集的難題；井下鉆孔測(cè)溫儀采用無(wú)電源設(shè)計(jì)可監(jiān)測(cè)煤壁及采空區(qū)內(nèi)部溫度；井下移動(dòng)式滅火凝膠泵為井下局部滅火提供了設(shè)備支持和技術(shù)保障。 首次將聚氨酯彈性體防水堵漏材料應(yīng)用于礦井進(jìn)行漏風(fēng)堵漏。在礦用聚氨酯彈性體堵漏材料性能研究的基礎(chǔ)上，確定了聚氨酯彈性體的組成配比及抗靜電劑種類，利用表面處理后的納米SiO2和TiO2對(duì)聚氨酯彈性體進(jìn)行改性處理，制備了增強(qiáng)增韌的聚氨酯彈性體納米復(fù)合材料。并對(duì)聚氨酯彈性體納米復(fù)合材料進(jìn)行了X射線