化工材料在采矿安全中的应用及配套装备研究|采矿创新工作室装备

时间：2019-06-01 03:29:22　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：随着现今科技的快速发展，各领域间不再是相对独立的了，各种技术在各个行业中都有了“用武之地”。就如化工材料在采矿安全中的作用越来越明显，化工材料和其配套设施在采矿安全中的使用，可以帮助提高采矿的安全系数，提高采矿安全度。同时，这也是推动我国采矿业发展的一个重要条件。本文着重阐述了当前使用在采矿安全和生产中的两类化工材料的理化和力学性能，以及其配套的喷涂一体化装备的研制，并通过对上述两大类化工材料各项性能的详细分析，进一步阐述了采矿中通风控制、防漏风、围岩加固等工程技术的应用原理。
　　关键词：化工材料；采矿安全；配套装备；应用
　　中图分类号：TD353.8文献标识码：A文章编号：1673-9671-(2012)042-0106-01
　　目前开发出的可用于采矿安全生产的化工材料有很多种，例如：水玻璃—水泥、水玻璃—碳氢化合物、聚氨酯树酯、不饱和聚酯、脲醛树脂等。根据实际施工表明，安全效果最好的化工材料是聚氨酯和水玻璃。水玻璃硅酸钠和碳酸氢钠的水溶液反应生成物可以用于煤体破碎裂隙填充、高冒和采空区的防火和灭火、孔注煤层、巷道围岩的加固等；多异氰酸酯和多元醇化合物聚醚或聚酯两种混合反应生的成物聚氨酯泡沫塑料，可以把其用于各种条件下的煤岩层加固和其他不同情况下的防火、灭火工程当中。
　　1工程的技术特点和物理特性
　　1.1物理特性
　　1）化学凝胶体。它的组成成分为：水玻璃（Na2SiO3）和碳酸氢氨（NH4HCO3），根据它们的重量之比制成的水溶液混合后，形成凝胶所用的时间、强度的实验结果可以制作出图表。
　　2）聚氨酯泡沫体。聚氨酯材料的合成包括：预聚体法、半预聚体法以及一步法这三种方法。矿用的聚氨酯材料大多使用一步合成法，它的原料大多是多异氰酸酯为一组，多元醇聚醚、催化剂、发泡剂、阻燃剂等为一组，把它们分别进行包装，简称它们为黑料和白料。使用时可以把黑料和白料等量的混合后，搅拌均匀，在1分钟-10分钟内就可以制得具有较高的分子量和一定交链度的泡沫制品，可以通过控制催化剂的用量来控制发泡的速度。
　　1.2工程技术原理
　　1）化学凝胶的工程技术原理。使用高压泥浆泵，把水溶液压入巷道中破碎的顶帮煤体中，Na2SiO3和NH4HCO3的水溶液混合后会发生吸热反映，降低煤体的温度，通过形成硅酸胶体堵塞松散煤体的漏风通道，把煤体包裹住，防止煤体和外界氧气的接触，阻碍煤体自燃的条件，达到灭火的目的。
　　2）聚氨酯的工程技术原理。在聚氨酯泡沫材料的分子链中含有大量的极性基团，这些基团和煤岩体的表面有着非常强的粘结力，粘结力对阻止裂隙的发育和顶班离层有很好的效果；聚氨酯的泡沫强度和材料的结构有着密切的关系，聚氨酯材料的高分子链是具有支化和交链度的柔性链和刚性链段构成的聚合物。分子链中的刚性链越多，生成的聚氨酯聚合物的刚性越好，强度也
　　越高。
　　2喷注工艺和新型成套装备技术
　　2.1喷注工艺
　　目前使用的喷注装备大多是用其它设备组合起来的，目前还没有专门的装备生产厂家。它的组合形式一般有两种：一是两台泵分别压注A料液和B料液到混合管进行喷注；二是通过气动装置驱动两台气泵分别把A、B液压入，为了加大喷注力度，使两料液均匀混合，气动装置还可以直接和混合管相连接。
　　2.2新型装备技术
　　2.2.1新型装备技术的原则
　　井下的待喷注地点大多是分散的和局部喷注的，喷注的范围一般较小，特别是防火、灭火工程，所以成套的装备要达到便于移动、结构紧密，可完成不同情况下的喷注工作的要求。用于驱动的动力源要把压风机机房井下现有的动力源作为动力的首选。
　　2.2.2新型喷注装备的结构
　　新型的喷注装备一般包括：混合器、多功能阀体、一体化结构的密封A、B料液封容器这三个部分。
　　1）化学凝胶的应用。①采空区。某矿的急倾斜煤层在进行完回采后，拆架子回料，建立间距为1米的永久封闭墙2道，由于煤体受采动压力的影响，隔离煤柱被压碎。在回风流中的CO的浓度持续升高，使用每天注浆和使用5.5 kW的局扇进行供风，但回风流的CO浓度仍持续升高，使用黄泥注浆，因为浆液随着柔性掩护支架的工作面流到下方的采空区，这就达不到堵漏灭火的目的。在一顺的封闭墙上使用充填凝胶，在注入2个小时后，检测发现回风流中的CO浓度有所下降，再继续注入2小时后，回风流中的CO已经有了明显的下降，可以看到巷道的顶帮结着一层白色的胶状物，它可以堵住漏风，断绝氧气来源，以此来达到灭火的目的；②利用孔注法堵漏裂隙风道。在漏风带合理的布置钻孔，使用ZPY-Ⅱ型的AB料液控制器，把凝胶注入钻孔当中，使其渗透到漏风带，进行密封、堵漏、吸热，防止煤体的氧化，进而有效的防止因工作面漏风而引起火灾。
　　2）聚氨酯的工程应用。聚氨酯工程中用到的压注法是使用ZPY-Ⅱ型的AB料液控制器把聚氨酯的两种浆液分别等量的注入到煤岩体中，聚氨酯材料在煤岩体中会发生膨胀性的固化反应，这可以将松散的煤岩体进行粘接和补强加固形成有机的整体，并提高其整体的强度，总的来说，聚氨酯对煤岩体有网络骨架作用、粘结补强作用、填充压密作用以及转破坏机制。
　　3结束语
　　化工材料及配套装备的研究在采矿安全中的使用，可以帮助提高采矿的安全系数，保障人员和机械的安全，对于促进我国采矿行业的发展具有十分重要的推动作用。采矿业在我国发展比较迅速，矿井下安全等都成为我国行业内急需考虑和解决的问题，在当今世界上研究开发出的能用于煤矿安全生产的化工材料种类繁多，实践证明有一些材料能很好的应用于施工工程。其中不乏环保类型材料。在科技发达的今天，我们不仅仅要看到安全，同时也要看到环保。矿业安全与环保同等重要。希望在不久的将来，能研发出更多有利于采矿工程的化工材料和配套装备技术。
　　参考文献
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