矿用防灭火材料对煤结构的影响及其性能研究

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1、密级：公开中图分类号：TD75+2矿用防灭火材料对煤结构的影响及其性能研究研究生：熊珊珊导师：田兆君学科：安全科学与工程研究方向：煤矿事故预防与控制2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterStudyontheeffectofminefirepreventionmaterialsoncoalstructureanditsperformanceCandidate：XiongShanshanSupervisorandRank：LecturerTianZhaojun矿用防灭火材料对煤结构的影响及其性能

2、研究学位类型学术型学位作者姓名熊珊珊作者学号15010102003学科（专业学位类别)安全科学与工程研究方向（专业领域)煤矿事故预防与控制导师姓名及职称田兆君讲师实践导师姓名及职称鲁义副教授所在学院资源环境与安全工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名

3、：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要矿井火灾对煤炭行业的物力、人力、财力造成了重大伤害，而煤炭自燃引发的火灾造成的事故伤害所占的比例最重。防灭火材料在煤自燃中发挥显著作用的关键之处在于提高其防灭火性能。

4、为此，本文从理论上研究了防灭火材料的防灭火机理和防灭火材料的防灭火性能，用实验对比研究出防灭火材料对三种煤的表观特征、微观结构、阻化性能、灭火性能的影响。通过SEM扫描电子显微镜对经过氯化镁、三相泡沫、凝胶泡沫、三元复合胶体四种防灭火材料处理过的褐煤、烟煤、无烟煤及其原煤样进行显微观察。结果表明，煤的变质程度越高，煤的孔隙和裂隙越少，煤的含碳量越高，所含杂质越少，表面也越光滑平整。氯化镁的封堵效果不如三相泡沫、凝胶泡沫、三元复合胶体，其中三元复合胶体粘结性、封堵性较强，但均匀性较差。整体上来看，煤表面越粗糙、越不平整、防灭火材料就越易附着

5、，各个材料在不同煤表面的附着形状也有差异，其中在无烟煤上出现有规则的形状。利用红外光谱仪对原煤及经过防灭火材料处理后的煤样的官能团进行红外分析，通过ORIGIN软件、OMNIC软件对收集的红外图进行平滑、分峰、面积计算处理。对比得出，随着煤变质程度的加深，含氧官能团所占的比例越小，脂肪烃比例越多，芳香烃的比例越多；总体来说，防灭火材料对煤体的含氧官能团都有阻化作用，氯化镁可以与C=O发生络合反应，与甲基亚甲基发生取代作用。三相泡沫、凝胶泡沫的发泡剂本身可以有效阻止含氧官能团的产生和自由基的链式反应，三元复合胶体通过破坏煤体低温活性结构，生

6、成稳定链环。选择ZRD—Ⅱ型煤自燃特性测定装置来对比研究四种材料对三种煤处理前后的阻化作用，通过CO浓度、阻化率、交叉点温度三种指标来应证其阻化效果。结果表明，阻化效果：三相泡沫<凝胶泡沫<氯化镁<三元复合胶体，相对变质程度低的煤对环境的敏感性强，影响程度都普遍高于变质程度高的煤。用小型的灭火实验台架来应证几种防灭火材料的灭火性能，结果表明，水是几种灭火材料中灭火速度最快，最易复燃的，三元复合胶体对于注入点也能迅速灭火，具有一定的保水性，但是其流动性差，覆盖不全面，局部又开始慢慢升温至复燃，三相泡沫和凝胶泡沫具有良好的粘附性、保水性和流动

7、性，作用时间长，作用范围广，是很好的防灭火材料。`关键词:煤自燃；防灭火材料；防灭火机理；防灭火性能iiiAbstractTheminefirecausedgreatdamagetothematerialresources,manpowerandfinancialresourcesofthecoalindustry，andtheproportionofaccidentscausedbycoalspontaneouscombustionistheheaviest.Forthefirepreventionandextinguishingmat

8、erials,inordertoplayasignificantroleinthepreventionandcontrolofcoalspontaneouscombustion,itisnec