礦井煤層自然發火的主要原因之一,就是由采空區或巷道等漏風造成的。為了防止煤層自燃或者為了防止有害氣體擴散而影響安全生產,常常需要將易自燃區或有害氣體源進行隔離。常用的隔離方法是砌密閉墻,主要是用木板等材料建立臨時密閉和用磚、水泥等建立永久性密閉。但建立臨時性密閉時,通常仍然存在大量漏風通道、隔離效果不理想;而永久性密閉建設周期較長、勞動強度大、成本較高。目前開發的一些可用于封堵的材料,如高水材料、高分子材料等,雖然有較好的封堵效果,但其成本較高,不能在煤礦井下廣泛應用。為此,在煤層火災膠體防滅火材料的基礎上,開發了一種塑性膠體(黃土)充填封堵材料。
1 材料組成與配方
該塑性膠體充填封堵材料是由水、黃土、引發劑、增稠懸浮劑、膠凝劑等按質量比1 000:2 000:30:0.2:200配制而成。在黃土與水的漿液中加入引發劑能使其具有良好的易成膠性;加入增稠懸浮劑,能夠增加漿認稠度,提高泥漿的分散性,減緩其沉隆速度,防止漿液在流動過程中堵塞管路,便于遠距離輸送;加入一定量的膠凝劑,能夠使之迅速形成有一定形狀的塑性膠體。塑性膠體有一定的強度,可在井下巷道中形成一堵墻,堵塞漏風。
2 材料性能實驗
2.1 實驗過程
將黃土與水混合制成泥漿,向漿液中依次加入引發劑、增稠懸浮劑,攪拌、混合均勻,然后加入膠凝劑,迅速攪拌使之混合均勻,靜置2min,觀察現象,檢測強度。所制成的材料的在室內放置30d,檢測強度。
2.2 實驗結果及分析
實驗結果見表1。
表1 膠凝劑的不同用量對塑性充填封堵膠體材料性能的影響
序號<?namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" ?>
水/ml
晉城土/g
引發劑/g
懸浮劑/g
膠凝劑/g
膠凝時間/s
初凝強度/MPa
終凝強度/MPa
1
2
3
4
5
300
300
300
300
300
600
600
600
600
600
9
9
9
9
9
0.15
0.15
0.15
0.15
0.15
15
30
45
60
75
110
73
61
53
38
軟
較軟
0.10
0.20
0.27
0.09
0.12
0.50