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无机固化膨胀充填材料特性实验研究

赵大龙  
【摘要】:我国煤层自燃火灾十分严重。矿井煤层自然发火的主要原因之一,是由于采空区或巷道等区域漏风造成的。为了防止煤层自燃或者有害气体扩散而影响安全生产,常常需要对煤矿井下工作面巷道密闭、废旧巷道、松散煤体、漏风裂隙等区域进行充填堵漏风,从而将易自燃区或有害气体源进行隔离,进一步确保矿井安全生产。 本文根据巷道漏风通道封堵的重要性,结合目前国内外用于矿井工作面巷道密闭充填堵漏材料的特点,开发出一种以粉煤灰和水泥为骨料的新型无机固化膨胀充填材料,研究了无机固化膨胀充填材料各组成部分及其比例,以及对材料性能的影响。结果表明:当骨料中粉煤灰与水泥比例为1:4,水灰比为0.55,其它外加剂组成部分中发泡剂为3.5%,激发剂为0.4%,聚丙烯纤维为0.4%,减水剂为0.4%,控制料浆的温度在15~25℃时,材料的凝结速度和膨胀速率基本一致;膨胀倍数为2~3倍,抗压强度达到3~6MPa;是一种集无毒、封堵、膨胀、抗压于一体的新型有效封堵漏风通道的矿用防灭火材料。 此外,在防灭火成套技术及装备研究的基础上,研究出适用于无机固化膨胀充填材料的装备系统;此种系统将目前充填密闭的井下主要工作量转移至地面完成,通过地面灌浆系统将灌浆充填材料按比例混合后利用灌浆管网将混合浆液输送至井下密闭内,一次性直接充填加固封堵完成;最后,对无机固化膨胀充填材料的充填堵漏效果进行了小型工业试验测试,主要测试了其堆积性、固化性、膨胀及抗压性等性能,取得了良好的效果,为无机固化膨胀充填材料的广泛应用奠定基础。


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