礦用防滅火凝膠泡沫流動特性及現場運用研究

王志光

(霍州煤電集團有限責任公司山西省霍州市 031400)

1 引言

礦用防滅火凝膠泡沫雖然是一種兩相流體，但它特性非常特別，完全不同于常規的凝膠，也與聚合物流體的性質不盡相同。凝膠泡沫的流變性質影響因素極多，因此其在管道和采空區的作用機理及流動特性具有極大的不確定性。礦井火災通常是由于采空區和煤柱中的遺煤自燃，特征無法通過外界來辨別，難以被發現。凝膠泡沫流變學研究的關鍵點在于泡沫，凝膠配比上的復雜性和易變性，因此凝膠泡沫的流變性性質可以通過改變配比環境進行模擬來了解清楚凝膠泡沫流動特性。其中A.M Tafreshi 對泡沫和凝膠兩類產品進行了對比研究[1]，王剛研究了新型高分子凝膠防滅火材料在煤礦火災防治中的應用[2]，而周春山研究了通過羧甲基纖維素鈉、交聯劑檸檬酸鋁制備了礦用CMC/AlCit 防滅火凝膠[3]，目前凝膠泡沫的流動性研究方面仍是亟待解決的問題，故本文通過實驗對不同稠化劑和發泡劑比例、不同PH值，不同溫度對凝膠泡沫發泡性能和泡沫黏度的影響進行分析，并在此基礎上，通過現場試驗進行總結，為煤礦提供一種新型高效的防滅火手段。

2 實驗

2.1 實驗材料的制備

（1）交聯劑：采用高分子聚氯化鋁溶液經過酸堿活化作為交聯劑使用。

（2）發泡劑：實驗室自制發泡劑，活性質量分數基本保證在85%以上。

（3）促凝劑：本次實驗采用質量分數2.5%的海藻酸鈉溶液作為促凝劑使用。

（4）稠化劑：采用聚丙烯酰胺作為稠化劑使用。……