煤矿井下巷道壁面喷涂材料的制备及试验研究

发布时间：2017-10-26 14:01

  本文关键词：煤矿井下巷道壁面喷涂材料的制备及试验研究

  更多相关文章： 瓦斯 喷涂材料 CFB粉煤灰 煤矿井下 粘结强度

【摘要】：煤炭在开采的过程中始终伴随着瓦斯涌出,我国煤矿瓦斯爆炸事故也时有发生,一方面和煤矿管理有很大关系,另一方面由于煤矿井下巷道内的瓦斯涌出极其不均衡,难以准确检测及预测。为了保证煤矿煤炭安全开采进程,目前煤矿企业已基本装备了瓦斯监测系统和通风系统。但是由于煤炭巷道壁面瓦斯涌出浓度极不均匀,现有的甲烷检测装置在煤矿井下复杂环境中监测的数据不够稳定、不够准确,因此为了防止传感器误判错判,监测数据只能作为参考。为保证煤炭开采安全,煤矿一般进行大功率的通风,耗电巨大。本文提出利用一种巷道喷涂材料用来减缓并稳定巷道壁面的瓦斯涌出,为巷道瓦斯的浓度检测提供有利的依据,以保证煤矿的安全生产。而当前煤矿井下所使用喷涂材料基本以水泥或者有机化学材料等为主。其中水泥类喷涂材料容易开裂剥离,效果不理想;有机类阻燃性能差,且使用过程中会有毒害气体释放,价格昂贵,会成为煤矿不小的开支。因此本文利用循环流化床超细粉煤灰作为添加剂代替水泥结合有机乳液制作一种经济实惠的巷道喷涂材料。本文研究重点如下:(1)煤矿井下现场调研通过对潞安集团某煤矿进行详细的实地调研,发现回风巷道瓦斯浓度最高,并且巷道壁面瓦斯的涌出强度极不稳定,完全不便于巷道瓦斯浓度的检测。本文对某回风巷道进行了详细的调研,并得到其地址构造及水文地质等情况的详细资料。(2)循环流化床锅炉超细粉煤灰添加量对巷道喷涂材料的影响实验研究将循环流化床锅炉(简称CFB)超细粉煤灰作为添加料制备瓦斯喷涂材料。通过考察喷涂材料的表观、粘结性、防水性、防静电性、阻燃性等性能选取了较好的喷涂材料配制方法。CFB超细粉煤灰添加量最大为粉料的30%左右可满足喷涂材料各性能标准要求。同时选取CaCl2作为激发剂,对所研制喷涂材料进行了理化性质研究,发现其对CFB超细粉煤灰的活性有明显激发作用,提高了巷道喷涂材料的粘结性。使得喷涂材料中的CFB超细粉煤灰添加量提高至40%。(3)用巷道喷涂材料进行井下巷道喷涂中试实验研究使用研制的具备良好粘结性、防水性、防静电性、阻燃性等功能的瓦斯封堵材料,喷涂至煤矿井下巷道壁面,并布置瓦斯浓度检测点对各面点进行检测得到数据。通过比较分析喷涂前、喷涂过程跟班测试以及喷涂一周后的瓦斯浓度检测数据,发现喷涂后巷道中瓦斯浓度比喷涂前下降率达到了22.26%。巷道喷涂明显降低了巷道壁面的瓦斯的涌出强度,使巷道壁的瓦斯涌出强度相对稳定,便于进一步准确监测矿井巷道瓦斯浓度,对保障工作面安全具有重要意义。(4)提出并设计井下安全生产系统优化新思路巷道壁面瓦斯的涌出受各种因素制约,以至于涌出浓度极不稳定,对巷道内瓦斯的检测也极其不准确。因此本文设计出一套检测瓦斯的新思路。首先,利用巷道喷涂材料对巷道壁面进行喷涂预处理,稳定巷道壁面瓦斯的涌出浓度。同时,设计出一种贴壁式的瓦斯监控装置,其可对无风条件下的瓦斯浓度监测。通过无风条件下的瓦斯浓度与在通风条件下瓦斯浓度的对比,准确检测当前和预测下一时刻井下巷道内瓦斯状态,进而可为井下生产环境的供风提供有益参考依据。最后,使用通风机变频技术,对风机的通风大小进行控制,使得按需通风,最终可起到节约能源和降低消耗的目的。通过上述几项的研究,本文利用CFB超细粉煤灰代替部分水泥制作出巷道喷涂材料,不仅为矿井巷道瓦斯的封堵提供了价廉的材料;而且将CFB超细粉煤灰变废为宝,帮助解决了其堆积对环境的不良影响。最后,同时提供了一种瓦斯检测的新思路,提高煤碳开采的安全性。
【关键词】：瓦斯 喷涂材料 CFB粉煤灰 煤矿井下 粘结强度
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD712.5;TD265
【目录】：

• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-16
• 第一章 文献综述与煤矿井下现场调研16-36
• 1.1 文献综述17-28
• 1.1.1 煤矿井下巷道总类17
• 1.1.2 井下瓦斯涌出及瓦斯检测系统情况17-20
• 1.1.3 煤矿瓦斯安全问题的原因及目前防治措施20-21
• 1.1.4 矿井通风系统21-22
• 1.1.5 喷涂材料在煤矿井下的研究与应用22-25
• 1.1.6 CFB粉煤灰及其在巷道喷涂材料填料的应用现状25-28
• 1.2 煤矿井下现场调研28-33
• 1.2.1 巷道布置情况28-30
• 1.2.2 瓦斯检测器的分布情况30
• 1.2.3 矿井风量分配及采区通风系统30-31
• 1.2.4 井下巷道瓦斯浓度分布31-32
• 1.2.5 回风顺槽巷道详细调研情况32-33
• 1.3 问题需求与研究思路33-36
• 第二章 CFB超细粉煤灰基煤巷道喷涂材料的制备及性能研究36-52
• 2.1 实验材料及设备36-37
• 2.1.1 实验材料36
• 2.1.2 实验设备36-37
• 2.2 实验方法37-40
• 2.2.1 喷涂材料制作方法37
• 2.2.2 喷涂材料性能洌试方法37-40
• 2.3 CFB超细粉煤灰添加量对喷涂材料性能的影响40-44
• 2.3.1 CFB超细粉煤灰成分分析40
• 2.3.2 CFB超细粉煤灰不同添加量对喷涂材料配比及基本性能影响40-41
• 2.3.3 CFB超细粉煤灰添加量对喷涂材料吸水率的影响41
• 2.3.4 CFB超细粉煤灰添加量对喷涂材料粘结强度的影响41-42
• 2.3.5 CFB超细粉煤灰不同添加量下喷涂材料的SEM分析42-43
• 2.3.6 CFB超细粉煤灰不同添加量下喷涂材料的XRD分析43-44
• 2.4 激发剂对CFB超细粉煤灰基喷涂材料性能的影响44-48
• 2.4.1 喷涂材料基本性能45
• 2.4.2 激发剂对喷涂材料粘结强度的影响45-46
• 2.4.3 激发剂对喷涂材料吸水率的影响46-47
• 2.4.4 激发剂对喷涂材料影响的扫描电镜分析47-48
• 2.4.5 激发剂对喷涂材料影响的XRD分析48
• 2.5 喷涂材料的阻燃性实验及分析48-49
• 2.6 喷涂材料的抗静电实验及分析49-50
• 2.7 本章小结50-52
• 第三章 井下巷道喷涂材料中试实验52-60
• 3.1 喷涂设备52
• 3.2 试验工序52-53
• 3.2.1 试验前的准备52-53
• 3.2.2 喷涂施工53
• 3.3 封堵效果检测方法53-55
• 3.4 结果及分析55-57
• 3.4.1 喷涂后的壁面效果55
• 3.4.2 巷道喷涂前后瓦斯含量检测的结果55-57
• 3.5 问题与建议57-58
• 3.6 本章小结58-60
• 第四章 井下安全生产系统优化新思路60-66
• 4.1 新思路的概要60-61
• 4.2 具体实施方案61-64
• 4.3 本章小结64-66
• 第五章 结论66-68
• 参考文献68-76
• 攻读学位期间取得的研究成果76-77
• 致谢77-78
• 个人简介及联系方式78-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨友明;肖迪;孙焕波;;浅谈非金属补偿器在循环流化床锅炉烟风道设计上的应用[J];科技与企业;2015年02期

2 吴磊;;罗克休泡沫材料在煤矿防灭火中的应用[J];现代矿业;2014年10期

3 赵计辉;王栋民;惠飞;王学光;廖述聪;林辉;;不同激发剂对矸石电厂循环流化床粉煤灰的活化效果[J];非金属矿;2014年01期

4 康红普;冯志强;;煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势[J];煤矿开采;2013年03期

5 李慧武;;巷道掘进通风的一些技术要求[J];科技信息;2012年36期

6 钱丽华;;浅析矿井下喷射混凝土支护的耐久性[J];煤炭技术;2012年06期

7 刘海波;沈晶;;催化燃烧式瓦斯传感器技术研究进展[J];智能计算机与应用;2011年05期

8 崔崇斌;;罗克休泡沫新型防灭火材料在马兰矿的应用[J];山西焦煤科技;2011年S1期

9 庞成;;提高井下巷道混凝土发碹效率的探索及应用[J];煤炭技术;2011年07期

10 王慧;邵炜航;;基于事故树的矿井瓦斯危险性分析及防治措施[J];陕西煤炭;2011年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 姚景峰;基于PLC与变频器的矿井通风机集控系统设计[D];太原理工大学;2013年

2 闵磊;基于PLC和组态软件的局部通风机监控系统的研究[D];安徽理工大学;2012年

，

本文编号：1098964