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《矿用灭火复合凝胶的强度性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第2期西安科技学院学报Vol.24No.22004年6月JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYJun.2004文章编号:1671-1912(2004)02-0145-03矿用灭火复合凝胶的强度性能研究X薛韩玲,葛岭梅,徐精彩,张辛亥(西安科技大学能源学院,陕西西安710054)摘要:矿用灭火凝胶材料由于强度低易破碎脱水,一定程度上影响了煤炭自燃火灾防治的效果。通过采用沉入度法及间接参数表征了加入填充剂的复合凝胶及纯凝胶的强度。实验表明:由于发生在填充剂与
2、纯凝胶之间的粘附力作用、能量流散作用、吸附作用及温度效应,填充剂增强了复合凝胶的强度;并且随着加热温度的升高、加热时间的延长及填充剂浓度的增加,各复合凝胶的强度增大。关键词:复合凝胶;填充剂;煤炭自燃中图分类号:TD75文献标识码:A[1]煤层自燃火灾烧毁煤炭资源和矿井设备,引起的瓦斯、煤尘爆炸或火烟毒化矿井空气,酿成人员伤亡,严重影响着煤矿的安全生产。目前,灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火、泡沫防灭火等方法都不能完全消灭和抑制煤层自燃火灾。在综采放顶煤技术逐渐普及和高产高效集约化生产逐步推广的发展
3、趋势下,[2]矿用灭火无机凝胶材料具有吸热降温、密封堵漏的特性及成本低且快速有效的特点,很大程度地解决了综放面煤炭自燃问题,成为井下火灾防治的重要手段之一。但由于纯凝胶材料强度较低,在扑灭顶煤或煤柱火灾时,[3]在上部凝胶压力下,下部凝胶易破碎而大量脱水,严重影响防灭火效果。因此,在凝胶制备过程中,加入填充剂,在保持原凝胶特性不变的基础上,增强其强度。1实验过程[4]凝胶强度用其承受外力破坏的能力来表征,用沉入度法来测定。测试仪器为无锡建材仪器机械厂生产的水泥稠凝测定仪。表1复合凝胶各填充剂用量表根据水泥稠凝测定仪
4、锥模体积,确定制备Tab.1Quantityoffillersincompoundgelsg(%)纯凝胶用H2O量为60mL,基料A为3.5mL(8%),促凝剂B为2.4g(4%),复合凝胶则是种类用量在此比例物质中加入一定填充剂经反应制得。填充剂C3.0(5)6.0(10)9.0(15)12.0(20)1.1常温下凝胶强度的测定填充剂D3.0(5)9.0(15)15.0(25)21.0(35)复合凝胶各填充剂用量见表1。填充剂E3.0(5)9.0(15)15.0(25)21.0(35)实验发现:纯凝胶及各复合凝胶
5、均承受不住试锥的冲击,水泥稠凝测定仪的标尺几乎移动到标尺量程底也表征不出凝胶强度。但凝胶被冲击后其碎块情况、渗出水量及渗出水流出锥模时间却大有差异。因此,用这些间接参数来表征强度大小。其中,纯凝胶表面碎块多且渗出水量大,本实验条件下渗出水流出锥模时间为51s;而加入填充剂形成的各类复合凝胶碎块少甚至无碎块,渗出水少甚至不渗出水分。在本实验条件下,复合凝胶渗出水流出锥模时间最短为64s,最长为∞。因此,各复合凝胶强度比纯凝胶大,间接参数同时也表征了各复合凝胶强度随着填充剂量的增加而增大。1.2加热过程中凝胶强度的影响
6、因素凝胶用于防灭煤炭自燃火灾时,无疑要受到自燃煤蓄积热量的影响,凝胶的强度势必也会受到热的影响。X收稿日期:2003-03-05基金项目:陕西省自然科学基金项目(96c26)作者简介:薛韩玲(1971-),女,陕西韩城人,讲师,博士生,主要从事煤炭自燃火灾防治材料的研究.146西安科技学院学报2004年实验中将在锥模中生成的凝胶静置30min,放入101-1型电热鼓风箱中进行加热。受热后,各凝胶均能承受住试锥的冲击,可见纯凝胶和复合凝胶经加热后强度增大。因此,主要以标尺下降距离来表征强度大小,标尺下降距离越小,凝胶
7、强度越大。1.2.1加热温度对强度的影响实验中,加热时间为1.5h,实验结果如图1所示。由图1可见,20℃时,纯凝胶放入101-1型电热鼓风箱1.5h后,不能用标尺下降距离表征纯凝胶强度,表明在常温下纯凝胶强度很小。温度升高到50℃,纯凝胶强度剧增,随后纯凝胶强度随温度的升高缓慢均匀增大。C,D,E填充所得复合凝胶在20℃时标尺下降距离分别为42,44及40mm。升温时复合凝胶强度增大趋势各异,这与填充剂本身的晶相结构、物化性能及温度对填充剂影响的各异性有关。并且,由图可见,复合凝胶强度在加热时其强度比纯凝胶大。1
8、.2.2浓度在加热过程中对强度的影响在80℃,加热1.5h的实验条件下,纯凝胶的强度用标尺表示为39mm,其他各类复合凝胶强度如图2所示。图1加热温度与标尺下降距离的关系图2加热时填充剂浓度与标尺下降距离的关系Fig.1RelationshipbetweenheatingFig.2Relationshipbetweenfillersdensitytemper
