矿用喷涂堵漏风自修复材料性能研究及工程应用
胡相明1
姜永茂2
吴明跃2
张茜2
杨振宇2
1.山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 2665902.山东科技大学安全与环境工程学院,山东青岛 266590
摘要：喷涂堵漏风是防止煤自燃的有效手段之一.针对传统水泥基喷涂堵漏风材料脆性大、易开裂、堵漏风效果差的弊端,提出以微生物及结晶矿物为自愈合剂,研制出生物胶囊和矿物胶囊以及一种生物-矿物-纤维协同自修复材料.研究了不同养护湿度和养护时间对材料裂缝自修复能力的影响.结果表明:当养护湿度为 100%相对湿度、养护时间为 35d时,研制的生物胶囊和矿物胶囊可以将裂缝完全修复,裂缝最大修复宽度为 1260 μm.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)探究了自修复材料裂缝区域修复产物的晶型及元素组成,发现裂缝处的修复产物为球碳镁石、花瓣状的水菱镁矿以及大量由细菌矿化产生的球形方解石,这些修复产物在一定程度上起到了密闭裂缝的作用;EDS能谱分析证实了修复产物为MgCO3 和CaCO3.当养护湿度为 100%时,材料具有最高的堵漏风率(97.15%),比同养护条件的对照组试样高出 73.62%.最后将自修复材料用于沿空煤柱喷涂堵漏风,结果显示该材料在 6个月内未发现明显裂隙,与传统水泥砂浆相比,该材料具有更长的使用寿命和更好的预防效果.
关键词：喷涂堵漏风材料煤自燃裂缝修复愈合剂微生物结晶矿物
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(42077444)国家自然科学基金(52304242)国家自然科学基金(42307585)
论文发表日期：2024-08-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 83-95 )
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