脱炭粉煤灰制备煤矿井下巷道喷涂材料

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目前在煤矿企业安全生产中静电引起的瓦斯灾害事故以及透水事故仍然是危害最大的,制约着我国煤炭行业的健康持续发展。近年来,煤矿井下巷道采用喷涂材料,喷涂在采空区或巷道煤岩体表面,要求具有防水、防火、抗静电、气密性好的特点,能够阻燃、防止煤壁渗水和封堵瓦斯气体。国内外的研究报道很少,目前使用的涂料存在抗渗性、耐久性以及抗静电性能不足的问题,潞安矿业集团在以往使用的基础上,而潞安电厂废弃的粉煤灰经脱碳处理后可作为煤矿井下巷道涂料的填料,不仅是粉煤灰资源化利用的新方向,而且可以提高煤矿井下巷道涂料的抗渗性、耐久性,对涂料其他性能影响很小,降低了成本。本文针对煤矿井下巷道涂料存在的问题以及潞安电厂粉煤灰堆存的现状,开展了对粉煤灰浮选法脱炭实验研究、粉煤灰以及导电填料对煤矿井下巷道涂料性能影响研究以及煤矿井下巷道涂料在潞安常村煤矿的中试研究。(1)粉煤灰浮选法脱炭实验研究粉煤灰粒径集中于-0.075mm,且各粒级粉煤灰烧失量均大于10%,故须采用浮选法进行脱炭。浮选最佳药剂以及条件为:MR-1型乳化剂较OP-10型乳化剂乳化煤油效果好,最佳捕收剂为煤油,最佳用量为2000g/t,起泡剂2#油最佳量为2000g/t。(2)粉煤灰对煤矿井下巷道涂料性能影响对比高炭粉煤灰与脱炭粉煤灰制备的涂层表观状况可以看出:高炭粉煤灰添加量为20-30%时就已出现较明显的裂缝,而脱炭粉煤灰添加量在0-50%范围内表观状况都优于高炭粉煤灰,且都末出现明显的裂隙,必须先经过脱炭处理才能作为填料应用于煤矿井下巷道喷涂材料。通过测定不同脱炭粉煤灰涂层粘结强度,抗渗性,无处理、碱处理以及热处理时的抗拉强度和断裂伸长率,发现脱炭粉煤灰在粉料中最佳添加量为40%。(3)导电填料对煤矿井下巷道涂料性能影响系统考查了导电云母粉、石墨、炭黑等多种导电填料及其不同配比的混合填料对涂层干燥时间、表面电阻和吸水率等性能的影响,试验结果表明,最佳的导电填料为石墨和炭黑的混合填料,其最佳的炭黑与石墨混合质量比为2:3。根据上述脱炭粉煤灰和导电填料对煤矿井下巷道喷涂材料性能的改进,对配方进行了调整。脱炭粉煤灰代零星了原配方中的无机填料石英粉,石墨与炭黑以3:2的比例混合加入代替原配方中的单一石墨,添加量从原来的15-18%降到5%。下一步将对改进后的配方用于井下巷道进行中试现场喷涂试验,以考察其实际应用情况(4)煤矿井下巷道涂料中试研究将改进配方的煤矿井下巷道涂料在常村煤矿机头行人进风通道、+470m水平东翼进风大巷和储水硐室进行喷涂,通过现场检测,比较喷涂前后的曲线,瓦斯浓度最小可降低0.07%,最大可降低1.2%,平均可降低0.09%。通过对喷涂前后瓦斯涌出强度的检测,在喷涂前巷道瓦斯涌出强度随着距工作面距离的增加变化比较大,但总的趋势是瓦斯涌出强度的大小随着巷道长度的延长,有减小的趋势。可见涂料喷涂巷道以后,封堵了煤壁表面的裂隙,降低了巷道四周的透气性系数,延缓了瓦斯的涌出,封堵效果是比较明显的。通过上述研究,不仅利用经浮选法脱炭的粉煤灰以及炭黑石墨混合导电填料对煤矿井下巷道喷涂材料配方进行了改进,而且为高炭粉煤灰的利用提供一条新的途径。
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