
黃泥漿是我國煤礦井下防滅火的傳統材料,由于黃土資源匱乏及部分地區禁止采挖黃泥,許多煤礦急需尋找黃泥的替代材料用于煤礦灌漿防滅火。我公司研制的PAB是能使電廠粉煤灰(飛灰),河沙和山砂具有保水性、滲透性、懸浮性和致密性的粘稠劑,是配合電廠飛灰、河沙、山砂替代黃泥用于煤礦井下填充防滅火的新型材料。該產品的使用,使電廠飛灰、河沙、山砂克服了粘性差、不親水的缺點,使其在極短時問內“活化”、“水化”、“泥化”,并形成泥漿體。
PAB粘稠劑是在研究了黃土與飛灰之差別、黃泥漿與飛灰漿之不同后,按照“阻燃設計”的要求,在飛灰+PAB+水混合的-瞬間就改變了水溶液的表面狀況,大大降低了水的表面張力;同時,PAB粘稠劑也降低了水和粉煤灰顆粒間的界面能力,從而大幅度提高了飛灰所處"介質"環境的粘度,以大量水花膜聯結拉攏飛灰中70~80%以上的微顆粒(小于80微米的微粒)使其處于水化膜形成的網絡結構中。隨著微集料及形貌效應共同作用,這種多層網絡結構,加水攪拌后可以在短時間內形成。這個新結構飛灰漿具有黃泥漿同等的功能,在含水量、保水時間、觸變性及粘附力方面皆大于黃泥漿,具有很好的阻燃(隔氧、降溫)及滅火功能。 使用PAB形成的泥漿與純黃泥漿相比具有更強的流動性、懸浮性、觸變性、使管道不易堵塞;噴到火區后可在較長時間內覆裹火源、防止復燃。該產品無毒、無腐蝕、用水少,對人體和環境無損害和污染,特別適用于電廠飛灰,沙質黃泥和沙漠干旱地區的山砂處理,且操作簡單,對設備管道損害小,成本比使用黃泥還便宜。 PAB是按照“阻燃設計”原理,選用具有一定交聯度的高聚物,又添加了3~5種無機材料混合而成的特種高分子活性材料,其大分子結構中含有羥基、羧基、酰胺基等親水基團,在介質環境中,能迅速形成強有力氫鍵等吸附單元,可以形成以水化膜為主的空間網絡,它可使原狀粉煤灰在2~10分鐘內能粘稠,能迅速產生水化膜、形成強力空間網絡結構,從而使粉煤灰漿顆粒之間具有較強內聚粘結力、粘附力,并具有較好的觸變性能,使粉煤灰漿體成為高質量的粘附性滅火材料。 PAB灰漿是一種粘稠性很強的凝膠,具有粘結性、粘附性、柔順性及膠體應變等特性。故能在經泵壓從管道口噴出后到完全恢復結構,恢復其粘稠狀態的間隙時間(2~10分鐘可調)內借動力(出口動能)充滿煤體裂隙,并包裹覆蓋在碎煤與巖石裂隙上,起到屏蔽隔氧、降溫作用。 目前我國煤礦粉煤灰的地面制漿設施工藝方法可以說是相差甚大。老礦區多半是沿用各礦原黃泥制漿的地面系統與設施。煤礦的輸灰、存灰及沖灰方式直接影響著PAB灰砂粘稠劑的添加方式。
輸灰、沖灰方式
1、濕灰管道輸灰方式 2、干灰風力輸灰方式 3、灰場堆會沖灰方式 一般較簡易的注漿站中,粉煤灰由汽運方式卸在貯灰場中,用高壓水槍將粉煤灰沖入注漿池中沉淀,達到需要的水灰比后,添加PAB灰砂粘稠劑,攪拌后下漿(有的礦沒有設置攪拌機),這種簡易的注漿方式在部分礦區的礦井中數量居多,故也有一定的代表性。
PAB灰砂粘稠劑的添加工藝
PAB灰砂粘稠劑的添加方式分為地面添加和井下移動添加兩種方式,這是由礦方灌漿的目的、灌漿地點的遠近及注漿條件的不同所決定的。由于注漿條件、粉煤灰質量及注漿地點的不同,在水灰比的選擇和添加方式、添加數量方面有很多各自的特點。
地面注漿方式
1、機械添加方式 在攪拌機上設置振動式螺桿自動下料機構 在攪拌池白備的攪拌機上安裝一臺小型偏心輪振動式螺桿自動下料機構。該機構設有貯料箱,容量為60~100kg,貯斟箱下端為一螺桿送料設備,隨著螺桿的轉動,粉狀料劑被輸送到下料偏心輪振動篩上,從而完成自動下料的過程。下料的數量由螺桿機的轉速調節控制完成。該機構體積小、重量輕、制造方便,自動化程度更高。 添加比例根據注漿池的容積及水灰比,按漿液的體積及粉煤灰的質量計算PAB灰砂粘稠劑的數量,一般為灰液體積立方數的4~8‰ 為宜,按攪拌機攪拌兩個來回的時間設定PAB灰砂粘稠劑下料速度,調整螺桿電機的步距即可。 水灰比,按礦方管線設計的倍數要求,根據粉煤灰的質量,實際注漿地點的相對距離應滿足6~10倍倍數的范圍內,則水灰比可調為1:0.5~0.7為宜,若粉煤灰較濕,則粉煤灰量可適當增加,但不宜超過1:0.8的比例,粉煤灰質量較差時,PAB的添加量應適當調高至漿液體積立方數的6~8‰ 。
2.人工添加方式 這種方式適合于有攪拌機的注漿站,將PAB灰砂粘稠劑均勻地傾倒在注漿池邊緣,隨攪拌機移動,用鐵鏟將PAB鏟入池中,參與反應,經攪拌機攪拌成膠后即可向井下灌注。 根據粉煤灰的質量,實際注漿地點的相對距離應滿足6~10倍倍線的范圍內,則水灰比可調為1:0.5~0.7為宜,若粉煤灰較濕,則粉煤灰量可適當增加,但不宜超過1:0.8的比例,粉煤灰質量較差時,PAB的添加量應適當調高至漿液體積立方數的6~8‰ 。
3.井下移動式注漿 沒有地面注漿系統的礦井或需要高稠度粉煤灰注漿的礦井可采用井下移動式注漿方案。在井下修建一個2~3 m3的注漿池或簡單的采用礦車也可,首先在注漿池或礦車中加水,再按水灰比把干粉煤灰和定量的PAB灰砂粘稠劑的混合料加人注漿池或礦車中,用1-2個壓風管代替攪拌機進行攪拌。 水灰比可按粉煤灰的干濕程度和注漿泵的壓力設定為1:0.8~1,注漿泵可選NBB200/40或NBB250/60等壓力較大的泥漿泵或排砂泵。在井下的輸送距離可達300~500米地勢平坦的礦井甚至可達到800米。 使用這種方式,攪拌效果和泥漿粘稠度都十分理想,是向采空區、破碎煤柱、夾縫密閉墻等處灌注高稠度粉煤灰的理想方案。
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