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类型适用于囊袋式封孔法的粉煤灰封孔材料实验研究.pdf

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    关 键  词:
    适用于 囊袋式封孔法 粉煤 灰封孔 材料 实验 研究
    资源描述:
    媟矿规代化
    2014年第1期
    总第118期
    适用于囊袋式封孔法的粉煤灰封孔材料实验硏究
    王向阳
    (河南理エ大学能源科学与工程学院,河南焦作454000
    摘要分析了囊袋式封孔法对封孔材料的要求,通过对粉煤灰封孔材料的实验研究.确定了最佳配
    合比,并且从理论上分析了生石膏、生石灰等材料对粉煤灰封孔材料流动度、凝胶时间以及结石辛的
    影响
    关键词粉煤灰;裳袋;封孔;流动度;结石率;配合比
    中图分类号:TD265.4文献标志码:B文章编号:1009-0797(2014)01-0082-03
    我国是目前世界上最大的产煤国,也是发生煤
    根据囊袋式封孔法的封孔原理、封孔机理和操
    矿灾害事故最严重的国家。瓦斯抽放是防治煤矿瓦作施LIに艺,封孔材料达到如下要求时才能取得最
    斯灾害的根本措施,采用正确的封孔方法和工艺,是佳封孔效果:
    某层瓦斯抽放的关键环节,封孔质量的好坏直接影
    (1)封孔材料应與有膨胀性。吋孔材料的膨胀可
    响到瓦斯抽放量和抽放率。其中,封孔材料的性能直以对钻孔形成主动支护力,不仅可以防止钻孔的收
    接影响了封孔质量。
    敛变形,而且使钴孔周形成高应力区,使封孔段周
    河南理「大学在国内首次研制出“囊袋式注浆同煤体的透气性降低,械少煤体的漏气。
    封孔法”,经过多次项目验证,该T艺与聚氨脂封孔
    2)封孔材料必须在一定时间内有较好的流动
    法相比封孔效果有明显提高
    性。浆液应有良好的可泉性,且在正常施.时间内
    1囊袋式封孔材料要求
    (30min)流动性没有明显下降
    3)封孔材料必须有一定的早强性。注浆施之
    通过应用UDEC4.0对贵州某矿12307、L作面
    数值模拟中的应用中国矿业,2010,19(4):71-74.
    上覆岩层裂隙发育过程进行数值模拟,知道山区浅埋31董洪生.山体赋存煤层原岩应力分布规律!能源技术与
    缓倾斜煤层和平原地区近水平煤层在开挖时产生的
    管理,2010,10(6):14-16
    隙方式和位置有所不同。平原地区水平煤层在开张龙,张东使,邓雪杰等.近距离下位渫层面矿压虽现
    采时上覆岩层产生裂隙带,随工作面推进裂隙带逐
    律数值模拟研究能源技术与管理.2011,2(7):7ー9.
    渐被弯曲下沉带压实,裂隙对地表破坏甚小。而通过51许家林,钱鸣高.覆岩采动裂隙分布特征的研究[!矿山
    数值模拟可知山区浅埋缓倾斜煤层开采后,违背了
    压力与顶板管理,1997(3,4):210-212
    平原地区煤层开采时产生的“三带”理论,裂隙带发
    判现锋,李振顶.综采工作面上覆岩层运移规律研究中
    育高度一般为42m、43.15m、45m、60m的?,且裂隙均
    州煤炭,2011,184(4):36-38
    未在地表出现。「面山区浅埋煤层中裂隙带发育延伸[?李忠建,魏久传,施龙青等.浅埋层开采值模拟及顶
    到了地表,引起地表破坏严重,如开切眼上方地表裂
    板突水危险性分析煤矿安全,2011,42(3:122-124.
    隙随工作面的离开而增大
    8李智,王汉鹏,李术才等.媒层开采过程中上覆岩层裂黥
    h于冲沟存在,当工作面向沟开采时,裂隙带发
    演化规律研究卩山东大学学报、2011,4(3):142-14
    育至地表,采空区顶板产生明显离层裂隙与地表裂1?李华炜,刘玉德,张莉聪综放面覆岩移动与裂隙带瓦斯
    隙贯通,但未贯通至采空区,顶板离层裂隙为积水
    运移规律及瓦斯抽采工程实践J炭科技,2011,42(3)
    层。当T.作面背沟开采时,顶板垮落,裂隙帯由地表
    贯通至采空区,此时冲沟水和岩层裂隙之间积水会
    灌入采空区内,应做好防治水揩施。
    作者简介
    桂庆军(1971-),男,贵州贵人,贵州大学矿业学院研究
    参考文献:
    生导师,副教授,主要从事矿业系统工程及系统安全方面研究
    !王把锋冲沟芡育矿区浅埋娸层采动坡体活动机理及其控工作。地址:责州省黄阳市花溪区贵州大学新被区矿业学院研
    制研究D,北京:中国矿业大学,2009(5
    究生科
    12郭春颖,李云龙、刘军柱.UDFC在急倾钭特脬煤层开采沉
    (收概日期:2013-12-20
    媟矿规代化
    2014年第1
    总第118期
    后,注浆材料应在较短的时间内凝固,并有一定的强
    图2所示,粉煤灰浆液的流动性随生石膏掺量
    度,尽早对钻孔实现主动支护,防止钻孔在地应力作的增加,流动度下降,大致呈线性关系,据实验结果,
    用下变形。
    浆液初凝时间过短,搅拌后10min左右,粉煤灰浆液
    2试验材料及方法
    已经初凝,不具备可泵性
    试验用原材料包括Ⅱ级粉煤灰(需水量102%
    密度为2.7g/cm3,比表面积为3800cm3g,化学成分
    (见表1)、生石灰、生石膏、高岭土、铝粉。
    表1粉煤灰的化学成分(%)
    A」f()
    Cao
    0).58
    05
    5.J5
    86().8
    0.73
    流动度的测定:采用上圆36mm,下园60mm,高
    图2生石膏摻量对流动度影响
    60m的截面锥筒进行砂浆流动度试验,锥筒置于平
    硫酸盐对粉煤灰活性的激发主要是SO2在C
    滑玻璃板上,将砂浆装人锥筒内然后垂直提起锥简,的作用下,与溶解于液相的活性A120反应生成水化
    测砂浆不同垂直方向的推开宽度为流动度。
    硫铝酸钙AF,即钙矾石。反应式为
    实验过程及数据分析
    A12O)3+Ca2+(OH+S02→3CaO?A2O3?3CaSO
    32H-0
    1生石灰掺量对浆液流动性影响
    部分水化铝酸钙也可与石膏反应生成AFt:
    图1所示,随生石灰掺量的增加,浆液流动度整
    3CaO?Al2O3“6H2)+3(CaSO4?2H2O)+20H2O→
    体呈下降趋势,30min后浆液也有较好的流动性,具3Cca()?Al2Ox3CaSO)?32H2O
    有良好的可泵性,但是浆液不具备早强性,放置5~8h
    随着生石膏掺量的增加,粉煤灰活化程度提高,
    后,浆液离析。粉煤灰主要成分是酸性氬化物,呈弱浆液流动度下降,而硫酸盐激发迅速,所以浆液初凝
    酸性,因而在碱性环境中其活性最容易被激发。粉煤时问短。
    灰玻璃体的网络结构比较牢固,因此粉煤灰活性激3.3生石灰一生石膏不同比例对浆液流动性影响
    发的关键是如何使Si-0和A1-键断裂。研究表
    由图1、图2结果可知,单独用生石灰作碱激发
    明,Si-0和A1-0的断裂主要受O浓度的影响。在或者单独用生石膏作硫酸盐激发均不能满足粉煤灰
    OH的作用下,粉煤灰颗粒表面的Si-0和A1-O键浆液作为封孔材料的要求,因此,采用碱激发和硫酸
    断裂。Si-0-A1网络聚合体的聚合度降低,表面形成盐激发的复合化学激发方法,促使粉煤灰玻璃体解
    游离的不饱和活性键,容易与Ca(OH)2反应生成水聚,腐蚀粉煤灰颗粒表面,促使Si-0和Al-(O键断裂
    化硅酸钙和水化硅酸铝等胶凝性产物。OH浓度越以及颗粒表面的蜂窝化,从而提高粉煤灰与Ca(OH)2
    大,其对Si-0和A1-0键的破坏作用就越强。因此,的水化进程。如表2所示,水灰比固定(0.6),粉煤灰
    随着生石灰掺量的增加,浆液流动度逐渐减小。由于掺量固定,实验探索不同的生石灰和生石膏比例对
    SiO、A2O键能大玻璃体网络连接程度高(三维连续粉煤灰浆液流动性和凝胶时问的影响。
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