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，嚴重地威脅著人民的生命財產(chǎn)安全，阻礙了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，影響社會穩(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)測預(yù)報、火源位置的精確探測和火區(qū)信息檢測，其主要解決3個問題，即:何時發(fā)生自燃(when)，自燃的程度如何(how)，自燃火源的位置(where)。因此，本論文主要針對上述三個關(guān)鍵難題，從實驗室研究、現(xiàn)場實測研究開發(fā)了新的防滅火技術(shù)裝備及材料，并成功地進行了現(xiàn)場應(yīng)用。 本文根據(jù)

2、現(xiàn)場實際條件，利用自行研制的煤自燃與測氡實驗臺，模擬現(xiàn)場蓄熱情況、漏風狀況、浮煤粒度和厚度，依靠煤體自身氧化放熱升溫，并跟蹤測定整個過程中溫度和氣體的變化情況，對神東礦區(qū)康家灘煤樣自燃過程進行了實驗研究和分析，首次提出了煤自然發(fā)火當量強度的概念，并應(yīng)用MS.NASTRAN高型通用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對煤自燃溫度場進行了數(shù)值分析，實時動態(tài)模擬了溫度場的變化情況，測定了煤在達到燃點時的自然發(fā)火當量強度。在國內(nèi)外首次應(yīng)用CFD技術(shù)研究采空區(qū)自燃

3、危險區(qū)域，自主開發(fā)了井下移動式火災(zāi)氣體束管采樣系統(tǒng)。利用CFD模擬技術(shù)，對神東礦區(qū)補連塔31401綜采工作面采空區(qū)氣體進行了長期觀測，結(jié)合SF6示蹤氣體測定采空區(qū)流場和漏風狀況，得出采空區(qū)氣體流場的運移規(guī)律及采空區(qū)自燃“三帶”。 開發(fā)了相應(yīng)的防滅火裝備及材料，并在自然發(fā)火嚴重的礦區(qū)進行了應(yīng)用，主要有井下移動式火災(zāi)氣體束管采樣裝備，解決了全礦井束管監(jiān)測系統(tǒng)難于維護的難題:開發(fā)的地面鉆孔測溫儀和氣體采樣裝備解決了滅火過程中孔溫度的測

4、定、氣體信息采集的難題；井下鉆孔測溫儀采用無電源設(shè)計可監(jiān)測煤壁及采空區(qū)內(nèi)部溫度；井下移動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)用于礦井進行漏風堵漏。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對聚氨酯彈性體進行改性處理，制備了增強增韌的聚氨酯彈性體納米復(fù)合材料。并對聚氨酯彈性體納米復(fù)合材料進行了X射線