【摘 要】
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随着浅层煤炭资源枯竭以及采煤强度的增大,我国境内大批煤矿已进入深部采掘阶段。围岩放热作为深部矿井巷道的主要热源,由此产生的热害问题不仅严重侵害井下劳动者的身心健康,而且影响着煤矿的安全生产与高产高效。本文提出延缓或者限制高温围岩向井巷传热的“主动阻/隔热方式”以实现源头治理热害的研究构想。以平顶山矿区为工程背景,结合实际巷道的通风路线热环境、围岩岩性、风流参数等,计算证明了采用低导热系数的热害隔离
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随着浅层煤炭资源枯竭以及采煤强度的增大,我国境内大批煤矿已进入深部采掘阶段。围岩放热作为深部矿井巷道的主要热源,由此产生的热害问题不仅严重侵害井下劳动者的身心健康,而且影响着煤矿的安全生产与高产高效。本文提出延缓或者限制高温围岩向井巷传热的“主动阻/隔热方式”以实现源头治理热害的研究构想。以平顶山矿区为工程背景,结合实际巷道的通风路线热环境、围岩岩性、风流参数等,计算证明了采用低导热系数的热害隔离材料用以主动阻/隔热的理论可行性。基于泡沫混凝土的相关研究,在初步配合比的试验基础上,遴选和自配了热害隔离材料的胶凝材料、骨料、掺和料和外加剂。采用正交试验的方法,以粉煤灰用量,可再分散性乳胶粉掺量、聚丙烯纤维掺量、水灰比作为实验变量,对材料的干密度、吸水率、抗压强度、导热系数和微孔数量进行实验测试。结合极差分析法,得出实验变量对各项指标影响程度。借助功效系数法分析,获得了热害隔离材料综合性能的最优配比,即粉煤灰用量为胶凝材料用量的30%,可再分散性乳胶粉和聚丙烯纤维掺量分别为胶凝材料总量的0.5%和0.4%,水灰比为0.6。通过黑红二值化处理和扫描电镜分析发现,最优配比下热害隔离材料的内部微孔密集,分布均匀,且为互不联通的闭孔结构,其数量远大于其他配比。研制出的新型深热井巷热害隔离材料,干密度为602.7kg/m~3,抗压强度为2.58MPa,导热系数仅为0.1937W/（m·K）。材料具有浆体流动性好、施工工艺较简单等特点,基本满足井巷隔热要求,具有广泛应用价值。
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