【摘 要】
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矿井火灾一直都是影响煤矿井下安全生产的重要原因,而采空区的漏风问题是导致煤矿火灾事故的重要影响因素。因此在这种情况下需要研制出一种能大面积使用的喷涂堵漏风材料应用到井下采空区进行堵漏,该材料应该具有成本适宜、韧性优越、不易开裂等优点。目前煤矿井下使用的喷涂材料大部分都是水泥砂浆,但现有的水泥砂浆材料韧性较差,容易开裂,承压能力不足,隔风性能不好,堵漏风效果不显著。本文针对采空区漏风的问题,通过实验
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矿井火灾一直都是影响煤矿井下安全生产的重要原因,而采空区的漏风问题是导致煤矿火灾事故的重要影响因素。因此在这种情况下需要研制出一种能大面积使用的喷涂堵漏风材料应用到井下采空区进行堵漏,该材料应该具有成本适宜、韧性优越、不易开裂等优点。目前煤矿井下使用的喷涂材料大部分都是水泥砂浆,但现有的水泥砂浆材料韧性较差,容易开裂,承压能力不足,隔风性能不好,堵漏风效果不显著。本文针对采空区漏风的问题,通过实验研制出了一种复合增韧水泥砂浆材料来解决矿井漏风的情况。先将聚丙烯纤维作为单一增韧剂加入到以(水泥、粉煤灰、硅灰、砂子、水=0.7:0.2:0.1:1:0.35)为配比的水泥砂浆中,再加入减水剂、速凝剂等外加剂。实验结果表明,减水剂和速凝剂的掺量为0.02和0.04时,砂浆的流动性较好为138mm,初凝时间控制在了5~15min内,终凝时间控制在了20~40min内。选用长度为30mm,掺量为4%时的聚丙烯纤维,材料的收缩率为1.20%,折压比为19.9%,材料韧性得到明显提升,抗开裂性能得到了极大改善。之后将胶粉和聚丙烯纤维两种增韧剂进行复配使用加入到了水泥砂浆中,研制出了胶粉-聚丙烯纤维复合增韧水泥砂浆材料。实验表明了胶粉掺量为8%、粒径大小为80目时,材料的各性能得到了最大提高。在经过28天的成熟养护期后,材料的抗压、抗折强度分别提高到了79.5MPa和17.0MPa,折压比提高到21.4%,韧性得到很大提升,收缩率降低到0.95%;材料喷涂一天后产生的裂缝数减少到2根,裂缝总面积减少为130mm~2,裂缝的最大宽度为0.3mm,裂缝的总长度为497mm,抗开裂性能和韧性得到了最大提高。材料内部孔隙率减小为21.05%,大孔不发育,微孔数目增多,材料内部结构紧密。最后搭建了模拟采空区漏风的模拟装置,将聚丙烯纤维水泥和复合增韧水泥砂浆喷涂到挡风墙上,设置测点,利用测定的风速来计算漏风量。实验结果表明,配比为水泥、粉煤灰、硅灰、砂子、水、减水剂、速凝剂、聚丙烯纤维、胶粉=0.7:0.2:0.1:1:0.35:0.02:0.04:0.04:0.08时研制出来的材料堵漏风效果更加显著,复合增韧水泥砂浆总漏风量比聚丙烯纤维水泥砂浆的漏风量减少了36.5%,堵漏风效果更加显著。复合增韧堵漏风材料的研制可应用到煤矿井下漏风防治,减少矿井火灾的发生,提高矿井工作的安全性。
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