基于氧烛的胶囊—粘液封孔技术研究

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井下煤层瓦斯压力测定,对瓦斯灾害治理,有着至关重要的作用。在前人的研究基础上,本文提出一种基于氧烛的胶囊-粘液封孔方法,并结合无线测压技术,以实现快速、一体化封孔,从而提高封孔质量。新型封孔器主要由两组胶囊、胶囊连接件及密封粘液、储液管、膨胀管、不锈钢孔管等组成。其封孔原理:人为触发两组胶囊内的氧烛,使其独立产生大量气体,并在胶囊内产生一定压力,胶囊膨胀与钻孔壁紧密接触,同时膨胀管将储液管中的粘液挤出,粘液通过不锈钢孔管渗入空隙及裂隙中,完成封孔。论文中选用NaClO3作为氧烛的主要成分,用电触发方式点燃氧烛使氧烛发生反应;把几种常见的氧烛催化剂(Co3O4、Co2O3、Fe2O3、MnO2,CuO)以及燃料(镁粉)按不同比例分别与NaClO3混合进行配比实验,从实验结果分析得出催化效果最好催化剂以及各物质不同的占比,确定氧烛的最终配比为:NaClO3为A%,Co3O4为c%,镁粉为E%,硅藻土为F%。基于新型封孔器的设计思路,借助实验着重研究了胶囊内的压力参数。设计加工并改进了压力测试实验装置,将研制好的氧烛放入装置中,进行相关压力测试实验。压力测试实验主要分三部分进行:固定体积的最大压力测试实验、固定氧烛质量的最大压力测试实验、固定体积的平衡压力测试实验。侧重研究了影响压力的因素及满足封孔要求的条件分析,结果表明:温度一定,影响压力的因素主要是反应物(氧烛)质量,反应器室体积。环境温度一定时,最大压力P、平衡压力P′′均与氧烛质量呈正比、与反应器室体积呈反比,函数关系分别为P=0.0110*m-0.6636*V+1.7414和P′′=0.0104*m′′-0.6779*V′′+1.631。实际工程中,胶囊-粘液封孔器压力要达到3MPa,胶囊的设计尺寸为直径70mm、长1.30m,因此,所需氧烛质量为457g。
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