降尘泡沫发泡器发泡机理及结构优化研究

为了有效抑制煤矿井下粉尘的危害,特别是对呼吸性粉尘的治理,研制了一种可以实现连续、均匀、高效发泡的泡沫发泡器。介绍了泡沫形成原理和发泡器的发泡机理,应用欧拉-欧拉双流体模型,描述发泡器发泡过程的两相流动,模拟了发泡器内不同射流干扰距离和不同扩散角下速度分布和压力分布。由模拟结果可知:射流干扰距离为35 mm,扩散角为60°时有利于形成高效均匀的泡沫,该泡沫发泡器充分利用井下压力风和压力水,结构简单,安装方便,特别适合于煤矿井下降尘系统。     

泡沫防灭火材料研究现状及发展趋势

防灭火材料是影响煤层自然发火防治效果的关键因素,泡沫材料因具有流动性强、堆积性好等优点,在煤矿现场防灭火工作中得到了广泛应用,泡沫材料的研发也因此成为众多专家学者的研究热点。基于此,根据泡沫材料的研发进程,对泡沫材料的研究成果进行了归纳分析,按泡沫的材料性质、灭火机理及适用性将其分为惰气泡沫、阻化泡沫、三相泡沫、凝胶泡沫、固化泡沫等五大类,浅析了各类泡沫的工艺特点、适用条件、防灭火效果,并对防灭火泡沫材料的发展进行了展望,以期为现场防灭火材料的选择和泡沫材料的未来研发提供参考。     

自吸式泡沫发生器发泡机理及其优化设计

矿井火灾严重阻碍着煤炭的安全生产,而三相泡沫是矿井火灾防治的有效手段。现阶段,已有的两相泡沫发生器不适于制备三相泡沫,为了开发适于防灭火用三相泡沫制备的泡沫发生器,需要针对三相泡沫的物理发泡特性进行深入分析,并据此对泡沫发生器的结构进行优化分析。据此,针对三相泡沫特点,以自吸式发泡器为例,分析了三相泡沫及其发泡器的发泡特点及形成原理,并借助Fluent软件模拟研究了不同扩散角度下的混合浆液在发泡器内部的流场、压力和湍流强度分布规律,提出了自吸式泡沫发生器的优化方案。结果表明：(1)自吸式泡沫发生器是利用自然压差将阻燃气体引射至管路内来实现气体与浆液的充分混合,其设计难点在于维持足够的自然压差来打破气泡与颗粒间的水化层作用;(2)当混合浆液流经文丘里管时,速度和湍流强度沿着流动方向均呈先增后减的趋势,并在喉部附近达到极值。管内负压区分布在喉部,且最大负压靠近管道壁面,在喉口附近管壁处开孔来引射阻燃气体更有利于生成三相泡沫。(3)虽然适当增大扩散角可同时提升最大速度和湍流强度,但其提升程度随扩散角度增加而逐渐减弱;此外,最大负压值随扩散角的增加呈现先增后降的趋势;当扩散角度为55°,且开孔...     

新型阻化浆体抑制煤氧化性能试验研究

为提高浆体防灭火性能,通过程序升温实验对一种新型阻化浆体抑制煤氧化自燃性能进行研究,将原煤样和经阻化浆体处理的煤样的实验结果进行对比,发现温度升高,阻化煤样耗氧量和CO生成量明显低于原煤样,煤炭自燃的热分解产物C2H4、C3H8的初始出现温度也得到提高,初始生成量降低。结果表明新型阻化浆体降低了煤的氧化速率,有效抑制了煤氧化自燃进程。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用北大核心

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

矿用泡沫降尘器研制及泡沫试剂研究

为了降低井下工作面粉尘的浓度,提出了一种以井下压风管道提供高压空气为动力的节能式高倍数泡沫降尘器,相比于其他泡沫降尘器,它可使气-液充分混合并产生大量泡沫,且节能节水。同时依据协同特性原理,通过采用复配和正交试验配制出了一种环保型泡沫试剂,它具有稳定性高,捕尘能力强,对工作人员无伤害等优点。通过现场测得,该降尘系统对全尘的降尘率是93%,对呼吸性粉尘的降尘效率是79%。     

新型复合浆体材料特性研究

针对煤矿现有传统喷涂堵漏风材料的缺点,研制出了一种以粘土、水泥、添加剂和玻璃纤维为基料的新型复合浆体材料。通过理论实验分析,该复合浆体材料具有较好的抗压和抗弯强度,能够承受一定程度地应力等导致的巷道变形;具有良好的抗氧化性能,能够防止因风化等因素导致的喷涂材料脱落;具有很强的抗渗性,能够达到堵漏风的要求。通过复合浆体材料在白芨沟煤矿的应用实验,巷道漏风量减少了83%。     

新型凝胶泡沫材料阻化性能实验研究

为研究新型凝胶泡沫对煤体阻化作用的效能与影响,基于程序升温实验,对凝胶泡沫处理前后的不同粒径煤样组进行实验,分析煤样升温过程中的耗氧速率、CO与CH₄气体体积分数及其产生率,以及凝胶泡沫对煤样的阻化率。研究结果表明：煤的粒径不同,其耗氧速率也不同,经新型凝胶泡沫处理煤样的CO、CH₄气体的体积分数及其产生率均明显低于未经处理的煤样;在100 ℃时,粒径小于0.9 mm煤样的阻化率为59.23%,粒径3~5 mm煤样的阻化率为61.69%,粒径6~10 mm煤样的阻化率为65.63%,各粒径煤样受凝胶泡沫的阻化影响顺序为大粒径> 中粒径> 小粒径;新型凝胶泡沫材料能有效延缓煤的氧化过程、抑制煤氧复合反应、延迟煤体蓄热进程,对防治煤自燃具有十分积极的作用。     

粉煤灰三相泡沫组成成分及形成机理研究

通过对柴里煤矿粉煤灰特性的分析，提出了发泡剂的研制要求，设计出了相应的三相泡沫发泡器，并对粉煤灰三相泡沫的形成原因和稳定性进行了分析；同时，对粉煤灰三相泡沫的发泡倍数和稳定时间等参数进行了实验研究.结合在柴里煤矿的应用实例，表明当连续在采空区注3~5 d粉煤灰湘泡沫后，就能从根本上消除煤炭的自燃.     

浆体膨胀材料充填体稳定性研究

主要研究浆体膨胀材料充填体的稳定性能,从充填体的长期强度、抗冻融性能、抗热性能、抗碳化性能4个方面进行了试验研究。浆体膨胀材料充填体在井下环境中,其强度一直处于增长趋势且具有较高的后期强度,1~2次的冻害也不会使充填体整体失去强度和作用,在50℃的极端温度条件下,强度并没有明显的降低且前期强度增长较快,同时具有较好的抗碳化性能,可以在相当长的时间内保持强度。     

复合浆体搅拌装置混合均匀度的实验研究

无机固化泡沫作为泡沫浆体材料是一种新型的防治煤自燃的堵漏材料。复合浆体的搅拌是制备无机固化泡沫重要的环节,在这个过程中,复合浆体搅拌装置起着重要的作用。针对设计的复合浆体搅拌装置,以搅拌时间、水灰比和充满系数为实验因素,对复合浆体搅拌装置混合均匀度进行了实验研究,得出了搅拌时间、水灰比、充满系数与混合均匀度的关系,为制备均匀的复合浆体材料提供了依据。     

固体泡沫防灭火材料试验研究及应用

针对一般防灭火技术和材料存在防灭火效果差、成本高、使用中易损坏设备且产生有毒有害气体损害人员身体健康等问题,提出用一种固定泡沫防灭火材料封堵密闭采空区防止煤层自然发火的技术。通过对固体发泡材料的原料A和发泡剂B的配比量进行试验对比分析,得出在不添加沙子条件下,原料A与B的最佳配比量为1∶1.2,最大发泡倍数为16.73;在添加沙子条件下,能够降低材料成本投入。现场应用结果表明,该种发泡材料能够对工作面采空区进行有效封堵密闭,达到防止采空区自然发火和瓦斯集中涌出的目的。     

建筑垃圾基浆体膨胀充填材料胶凝机理

对建筑垃圾制备浆体膨胀充填材料进行了可行性分析。运用XRD、SEM、TG-DSC等微观手段分析了建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的前期水化产物主要是钙矾石,而后期多是一些硅铝凝胶类物质。并结合硅酸盐水泥、石灰、石膏的有关水化反应理论,分析出此类材料胶凝的主要原因是由于建筑垃圾粉料CaO-SiO2-Al2O3系统的不稳定玻璃体结构被打破,Si-O、Al-O键发生断裂而造成,并建立了建筑垃圾基浆体膨胀充填材料水化反应物理模型。     

地质聚合物发泡材料的制备和性能

以偏高岭土基地质聚合物为基体,以双氧水和十二烷基磺酸钠为混合发泡剂,制备出地质聚合物发泡材料。研究了发泡剂添加量、水分添加量及固化温度对地质聚合物发泡材料性能的影响。实验结果表明,发泡剂的添加量对该多孔材料的性能影响最大,其次为固化温度,水分含量影响最小。当发泡剂的添加量为3.5%,水分添加量为18%,固化温度为40℃,所得地质聚合物发泡材料性能优良,其孔隙率为76%,孔径小于0.5 mm,体积密度为0.3949 g/cm3,抗压强度为1.45 MPa,在轻质耐火保温建筑材料市场上具有很大的潜力。     

选煤厂煤泥水处理试验研究

为了更好地解决选煤厂在洗煤过程中煤泥水浓度相对高的问题,针对煤泥水自身特性以及凝结与絮凝过程中具体影响因素,在煤泥水絮凝处理过程中通过利用有机以及无机絮凝剂相互配合,能够确保煤泥水达到更加理想的絮凝效果。此次研究为选煤厂的煤泥处理工作提供了有效处理方案,具有较强的实用价值。     

兴隆庄煤矿选煤厂煤泥水沉降试验研究

针对兴隆庄选煤厂煤泥水难沉降的问题,根据其煤泥水的特性,选用不同的絮凝剂和凝聚剂进行沉降试验。选择无水石膏为凝聚剂,聚丙烯酰胺为絮凝剂,通过复配使用,试验得到最佳使用量:100 mL煤泥水中投加1%石膏10 mL,再加入0.8 mL浓度为0.1%的PAM溶液;试验结果:上清液SS为330 mg/L,COD为193 mg/L。     

利用管输煤浆制备型煤的试验研究

提出了利用管输煤浆制备型煤的工艺路线,采用不同成型水分、成型模具、添加剂及添加量进行冷压成型试验,提出了最佳的成型参数,最后通过汽车公路运输进行了实际验证,为管道输煤工程终端煤的二次转运提出了切实可行的工艺途径。     

掘进工作面泡沫发泡器性能研究及应用

针对目前煤矿作业面降尘困难的问题,提出了泡沫降尘技术,探讨了泡沫形成的机理,并基于该机理设计了泡沫发泡器。通过对该发泡器的性能测试,得到发泡器的启动风压约为0.1 MPa;当风压增加时,最大供液量不断增加,但发泡量以0.5 MPa左右为分界点,先增加,后减少,同时经线性拟合推导出该发泡器最大发泡倍数的风压值。现场实践表明,对比水雾降尘,采用该泡沫降尘技术后,全尘和呼吸性粉尘浓度分别降低了52%和60%,降尘效果显著。     

河砂新型胶凝材料浆流变特性试验研究

河砂充填采矿可以降低采矿成本,提高经济效益。针对以河砂作为充填骨料,开发出一种新型胶凝材料,充填体强度满足要求。对其河砂浆流变特性进行了试验研究,分析河砂浆自流输送影响因数,可以为新型胶凝材料河砂浆的应用提供理论依据。