煤矿千米深井巷道围岩支护-改性-卸压协同控制技术

针对煤矿千米深井、软岩、强采动巷道围岩大变形难题,以淮南新集口孜东矿350 m超长工作面运输巷为工程背景,分析了巷道围岩大变形、支护构件失效原因;采用理论分析、实验室试验和井下试验方法,从围岩物性劣化、偏应力诱导围岩扩容、软岩结构性流变及超长工作面采动影响等方面,揭示了高地应力与超长工作面强采动应力叠加作用下巷道围岩大变形机理。以此为基础提出千米深井、软岩、强采动巷道支护-改性-卸压协同控制理念,采用数值模拟对比研究了无支护、锚杆支护、锚杆支护-注浆改性、锚杆支护-注浆改性-水力压裂卸压4种方案巷道围岩应力、变形及破坏规律,阐述了巷道支护-改性-卸压协同控制原理。研发出CRMG700超高强度、高冲击韧性锚杆支护材料,研究揭示了锚杆受拉、剪、扭、弯及冲击复合载荷作用的力学响应特征;开发出微纳米无机有机复合改性材料及配套高压劈裂注浆技术;研发出分段压裂水力压裂卸压技术与设备,形成了巷道支护-改性-卸压协同控制技术。基于上述研究成果,提出口孜东矿示范巷道支护-改性-卸压布置方案与参数,并进行了井下试验与矿压监测。监测结果表明,巷道围岩协同控制技术应用后,巷道变形量降低50%以上,锚杆、锚索破断率降低90%,工作面采动应力明显减小,有效控制了千米深井、软岩、强采动巷道大变形。最后,对下一步的研究工作进行了展望。     

白炭黑表面改性研究现状及进展

白炭黑是橡胶工业中非常重要的补强剂,目前市场上主要是采用沉淀法进行生产。但沉淀法生产的白炭黑直接应用时效果较差,在工业应用前大多需要进行改性处理。通过分析国内外白炭黑改性技术研究现状,归纳总结出了表面接枝改性、偶联剂改性、离子液改性、大分子界面改性及并用改性5种白炭黑改性技术的特点,其中偶联剂改性为目前工业应用上的主要改性工艺,而其他改性工艺由于生产成本、改性效果、产品稳定性等因素暂未实现大规模工业应用。     

季铵盐接枝提高玻璃纤维膜表面Zeta电位

以玻璃纤维膜为基体,通过等离子处理,再进行化学接枝有机硅季铵盐,制备出荷正电玻璃纤维膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、全衰减反射-傅里叶红外光谱图(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、热重分析(TGA)等对改性玻璃纤维膜的结构与性能进行表征。采用Zeta电位法考察电解质溶液的种类、浓度、pH对改性玻璃纤维膜表面Zeta电位的影响。结果表明:季铵盐在玻璃纤维膜上的接枝量为2.47%;电解质种类对膜表面Zeta电位值影响较大,电解质浓度对Zeta电位测试稳定性影响较大;Zeta电位随pH的升高而下降,在pH值为7.0的0.001 mol/L的KCl溶液条件下,改性玻璃纤维膜表面Zeta电位提高到27.35 mV。     

月桂酸改性氧化锌纳米颗粒的Pickering乳化性能研究

研究了不同程度月桂酸表面改性氧化锌纳米颗粒的Pickering乳化性能。通过调节月桂酸用量来改变氧化锌纳米颗粒表面亲疏水性(接触角θ),并探讨了不同接触角氧化锌纳米颗粒稳定的Pickering乳液的乳滴粒径、相转变及稳定性变化规律。结果表明,部分亲水的氧化锌纳米颗粒稳定(三相接触角40°～60°)的O/W型乳液具有最小的液滴尺寸和最优的稳定性。在最优条件下利用Pickering乳液聚合法制备了表面负载氧化锌纳米颗粒的有机硅弹性微球,粒径为5～20μm。     

Terminal Blend胶粉改性沥青的发展

TB胶粉改性沥青是在传统湿法橡胶沥青的基础上,发展起来的一种新型改性沥青,具有黏度低、储存稳定性好等优点。从制备过程、改性机理、组分分析、性能评价、影响因素、应用及优缺点等方面,归纳总结了近年来TB胶粉改性沥青的相关研究成果,对TB胶粉改性沥青进行了全面的综述。重点介绍了TB胶粉沥青的改性机理,即胶粉在高温高速剪切条件下,发生脱硫降解反应,显著降低了结合料的黏度,改善了施工和易性、储存稳定性及低温性能,同时降低了高温性能。最新研究表明,采用TB+SBS、TB+纳米材料、TB+岩沥青或TB+反应型改性剂复合改性,能够制得综合性能较好的改性沥青,是TB橡胶沥青未来主要的发展方向。     

千米深井巷道高压劈裂注浆改性技术研发与实践

高压劈裂注浆改性技术通过注浆改性方法可提高围岩自承能力,是巷道围岩"支护-改性-卸压"协同控制技术的重要一环。针对口孜东矿121302运输巷锚杆支护效果差,常规注浆方法无法注入巷道围岩等难题,开展了千米深井巷道高压劈裂注浆改性技术研究与实践。开发高压劈裂注浆工艺,研制高压劈裂注浆装备,试制的矿用气动注浆泵最大工作压力超过30 MPa,采用微纳米无机有机复合改性材料,经过超细加工,95%的粒径≤9μm,在121302运输巷掘进工作面进行高压注浆改性试验,对注浆压力-流量变化规律、注浆量、浆液扩散半径等参数统计分析,对注浆改性后的效果进行了测试评价。试验结果表明:注浆压力与注浆流量是劈裂注浆的主控因素;掘进工作面超前注浆平均启劈压力在22 MPa左右;滞后掘进工作面6～8 m注浆,适当降低排量,注浆过程进入高压微劈裂-渗透注浆阶段,增强注浆效果。高压劈裂注浆改性工艺解决了高应力低渗透软岩"注不进"的难题,保证锚杆索锚固质量,改善新掘巷道成型。巷道围岩改性效果理想:现场取样SEM扫描电镜细观形貌分析可发现,高压劈裂注浆工艺下,新型微纳米有机无机复合改性材料可注入最小约2μm宽度的裂隙;浆液水化固结体密实并与煤界面结合致密;纳米压痕试验证明煤浆界面区弹性模量高于煤,致裂重新黏合后的煤体力学性能强于之前。     

改性棉纤维铁配合物在废水净化中的应用

通过柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸(EDTA)的改性反应与Fe~(3+)离子配位反应制备了CA/EDTA改性棉纤维铁配合物(Fe-CA/EDTA-Cotton),并将其作为光催化剂应用于活性红195的氧化降解和Cr(Ⅵ)的还原反应中,重点考察了配合物的铁配合量、反应体系pH值和辐射光等对染料脱色率和Cr(Ⅵ)还原率的影响,研究了其对铬离子的去除性能。结果表明,Fe-CA/EDTA-Cotton对活性红195的氧化降解和Cr(Ⅵ)的还原显示出优良的光催化作用,增加铁配合量和辐射光强度能显著提高其光催化特性。酸性和中性能明显加强Fe-CA/EDTA-Cotton的光催化性能,碱性使之有所下降。此外,Fe-CA/EDTA-Cotton通过光催化还原反应和吸附效应对铬离子具有较好的去除性能,当反应体系中其添加量不断提高时,铬离子几乎被完全去除。     

淀粉基塑料的研究进展

介绍了淀粉基生物降解塑料的分类、国内最新淀粉基塑料改性研究的现状以及淀粉质量分数测定的方法,指出了淀粉基塑料发展存在的问题以及今后的发展方向。