礦用新型膠體防滅火材料的制備及其性能實驗研究.pdf

1、火的存在促進了人類文明的進步，帶動了社會的發(fā)展。在人類的控制范圍內(nèi)的物質(zhì)燃燒能給人類帶來益處，但超過了人類的控制范圍的燃燒將給人們帶來災難。煤炭自燃對井下工作人員的生命造成威脅，同時使國家經(jīng)濟蒙受不可估量的損失。目前，煤炭火災依然存在，給人類帶來災難。煤炭火災可升高井下溫度，成為很多煤礦井下災害的導火索。煤炭發(fā)生自燃時，不但會產(chǎn)生CO等有毒有害氣體，還會使瓦斯在高溫條件下發(fā)生爆炸。煤炭火災危害性極大，成為煤炭科技進步的絆腳石。目前用于防

2、治煤自燃的凝膠防滅火材料在進行煤炭防滅火時雖然能取得一定的效果，但是會產(chǎn)生刺激性氣味，惡化井下環(huán)境，不利于井下工作的進行。為了有效地防止煤炭自燃，彌補當前大多數(shù)凝膠防滅火材料的不足，研制出新的凝膠防滅火材料，它是由聚合物羧甲基纖維素鈉、交聯(lián)劑聚氯化鋁和促凝劑葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯配備而成的。該材料無毒、無污染、易降解并且價格低廉，對于減少災害損失，保護井下環(huán)境具有重要作用。
　　首先通過正交實驗對比分析，選擇出合適的凝膠材料配比比例：

3、質(zhì)量分數(shù)為2.0％的聚合物與交聯(lián)劑及促凝劑的合適配比比例為100：8：2，按照這種比例配制出的聚合物凝膠性能良好。然后根據(jù)煤礦防滅火材料應具備的特性，對凝膠的成膠時間、滲透性、熱穩(wěn)定性、強度、阻化性能進行實驗研究。凝膠的成膠時間實驗結(jié)果表明：促凝劑對膠體成膠時間的影響較大；在一定范圍內(nèi)，凝膠成膠時間隨溫度的升高而降低；在聚合物質(zhì)量分數(shù)為0.5%—2.0%范圍內(nèi)時，聚合物質(zhì)量分數(shù)對凝膠時間影響較大，隨著聚合物質(zhì)量分數(shù)的增加，其對成膠時間還

4、有一定的影響，但是逐漸減弱，整體來說，凝膠時間隨聚合物質(zhì)量分數(shù)的升高而降低；在能形成穩(wěn)定膠體的范圍內(nèi)，隨著交聯(lián)劑與聚合物比例的升高，成膠時間逐漸降低。凝膠的滲透實驗結(jié)果表明：滲透率隨著促凝劑用量的升高而下降，羧甲基纖維素鈉的含量對滲透率的影響較為復雜，不成明顯比例關(guān)系。熱穩(wěn)定性實驗表明凝膠的熱穩(wěn)定性較好：聚合物凝膠和水的失水率都隨著溫度的升高而增大；在不同的溫度下，聚合物凝膠的失水率都比自來水的失水率要低，溫度越高，聚合物凝膠的失水率比

5、自來水的失水率低的越多。凝膠強度測定實驗表明：羧甲基纖維素鈉的含量對凝膠強度的影響較大。采用程序升溫的實驗方法，借助色譜分析儀分析煤氧化過程中指標氣體濃度變化規(guī)律，得出聚合物凝膠對煤樣的阻化特性：凝膠對不同煤樣的阻化效果不盡相同，這可能與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，總體來說凝膠對煤體氧化具有很好的阻化作用。最后在實驗室模擬礦井火災，對燃著的煤體進行凝膠灌注，記錄煤體溫度并對煤體內(nèi)部氣體采集分析，通過一定時間，溫度和指標氣體濃度均降低到煤體著火前水