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聚氨酯封孔材料在炮孔封堵中的应用探索*

更新时间:2016-07-05

炮孔封堵可以影响爆破的最终效果,提高炸药爆炸能量利用率,减少飞石和有害气体,降低瓦斯粉尘等爆炸的风险,改善爆破效果[1-3]。目前常用的炮孔封堵材料主要是钻孔过程中吹出的砂子、岩粉、粘土及其混合物等,主要用于下向炮孔的封堵,就地填进炮孔中,依靠其重力作用对炮孔进行封堵,价廉易得。对于水平炮孔或倾斜炮孔,则常用粘土进行封堵。

将含一定水分的粘土,采用人工捏制或用炮泥机压制成型,填塞到炮孔中,再用棍棒捣紧实,封堵效果较好,但操作繁琐,劳动量大。

近年来出现了一些新型封堵材料[4,5],在常用的矿石粉、砂的基础上,添加了粘结剂或胶凝剂,如水泥、KT胶凝剂等,把松散的材料牢固胶结成一个内聚力较强的整体封堵物,大大提高了封堵效果,但整体封堵工艺复杂,设备较多。

不论是传统封堵材料还是新型封堵材料,其材料性质从根本上限制了配套的设施设备及施工工艺,从而限制了炮孔封堵技术的发展。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料,已被作为优良的封孔(灌浆)材料广泛应用于建筑物以及大坝、水库、沟渠、堤坝等水利设施的裂缝修补,对煤矿、地铁、石油开采、地质钻探等领域工程堵漏、防水、防渗、加固、补强以及防腐等[6,7],但在炮孔封堵中的应用还未见报道。

通过对炮孔中封堵物的受力分析,着重研究了聚氨酯封孔材料的力学性能、安全性能及封堵效果,为聚氨酯封孔材料在炮孔封堵中的应用奠定基础。

1 封堵物的受力分析

对于传统封堵材料如砂子、岩粉、粘土及其混合物来说,其封堵作用主要依靠其重力作用及受到冲击作用后在炮孔中移动时产生的摩擦阻力作用[8]。但对于能聚结成一个整体封堵物的新型封堵材料来说,其对抗爆破气体压力的阻力主要来自于其与炮孔壁之间的粘结力,也可以理解为抗剪强度。这种粘结力作用包括封堵材料与炮孔壁之间的胶结力与机械咬合力。封堵材料反应生成的凝胶体与炮孔壁表面形成的化学力就叫胶结力,主要与封堵材料的特性及炮孔壁的粗糙程度有关。这个胶结力能够在封堵物受到气体推动作用时产生阻力,使二者间的相对运动受到强有力的约束。封堵材料与炮孔壁之间的机械咬合力是由于炮孔壁凹凸不平致使封堵材料嵌入形成的。显然,能够形成整体封堵物的新型封堵材料的封堵性能优于散粒料的封堵性能,其对抗爆炸气体压力作用的性能综合体现在抗压强度与粘结力方面。

2 力学性能测试

通过对封堵物的受力分析,可以看出决定封堵材料力学性能的主要参数是抗压强度及封堵材料与炮孔壁之间的粘结力。

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试验所需聚氨酯发泡材料样品采用中煤科工集团重庆研究院矿用新材料研究所提供的快速低温发泡聚氨酯封孔材料。

2.1 抗压强度的测试

验机-TY8000 系列(50-5000N),依照《GB/T8813—2008硬质泡沫塑料压缩性能的测定》,测定环境为:温度(23±2)℃,相对湿度(50±10)%,选取5组试样来进行测定,测定中要求试样平整,两个平行面的平行度误差应小于1%,无外表皮,其厚度为50±1 mm,圆形受压面,直径为60 mm。

按GB/T—5342规定,将试样放到材料机的两块平行板之间的中心,以每分钟压缩试样初始厚度10%的速率压缩试祥,记录压缩过程中的力值,计算试样的抗压强度、相对形变与弹性模量,如表1 所示。

山丹县中药材产业发展以“提高药材质量效益、促进农民增收致富”为主要任务,大力发展特色效益农业,着力打造特色农业基地,中药材产业规模不断扩大、产业链条不断完善、品牌形象不断提升,有力地促进了我县产业提档升级、农民增收致富。

1 试样的抗压强度相对变形及弹性模量

Table 1 Compressive strangth,relative deformation and elastic modulus of samples

样品密度/(kg·m-3)抗压强度/kPa相对形变/%弹性模量/MPa试样197.0615.01012.83试样2185.4849.01018.73试样3180.4824.91018.17试样4129.5686.71014.15试样5243.5905.61019.40平均值170.1776.21016.66

测试结果表明,聚氨酯试样的平均抗压强度为776.2 kPa,压缩变形为10%,弹性模量均值为16.66 MPa。

从行业分,生态清洁小流域属于水土保持行业,是小流域综合治理的升华。与传统的小流域综合治理相比,生态清洁小流域除了常规的工程措施、生物措施和耕作措施之外,为了适应首都经济社会发展、水源保护、山区功能定位、人民群众对生活质量日益提高的要求,进一步拓展和延伸了建设领域和内容,新增了垃圾处置、污水处理、村庄美化、湿地恢复、河岸(库滨)带治理、沟(河)道清理整治、土地整治等措施。

2.2 粘结力的测定

图1是聚氨酯封孔材料在混凝土炮孔中封堵情况的剖视图,可以看出,聚氨酯封孔材料充满了炮孔壁,并渗入到炮孔壁的缝隙中,与炮孔壁牢固地粘结在一起,能有效地将爆生气体封堵在里面,起到良好的封堵作用。

结合炮孔封堵材料在炮孔中的受力情况,参考建筑材料粘结力的测定方法,本试验采用拉拔法与推出法对聚氨酯封孔材料的粘结力进行测试。

近年来,伴随医技和环节质控水平的提升,南大一附院在防控I、II级不良事件发生,如患者自杀、跌倒等事件有颇多努力:联动医院安保、消防和公安部门,实时心理救助,相关制度和人员多部门联动,构建了医患和谐的“钢铁长城”;门诊服务流程改造、住院服务中心创设、PDCA和品管圈大赛、母婴室和卫生间改造等机制的运行,则有效控制了医患矛盾的发生,成为助力医院质控体系全链条健康运行的多项辅助手段。

图 1 封堵情况图 Fig. 1 Pictures of stemming

2.2.1 拉拔法测试粘结力

拉拔法测试粘结力的装置为自制装置,其装置及测试方法如图2所示。

从表中可以看出:(1)反应过程中温度较高,有的温度达到112℃,且受环境温度影响。(2)环境温度对聚氨酯封孔材料的反应性影响较大。对于等量的同一样品,其反应所放出的热量是相等的,环境温度越高,则反应速度越快,发泡倍率越高,生成的发泡材料体积就越大。在热量相同的情况下,体积越大,则其内部温度就越低。相反,环境温度越低,反应越慢,同等量的样品发泡体积就小,则内部温度就高。

将聚氨酯封孔材料倒入直径为42 mm的混凝土炮孔中,中间插入一根直径为10 mm、底部带一直径为18 mm帽的钢筋,待封堵材料固化后,采用自制装置将钢筋拔出,测定将钢筋拔出所需的力作为粘结力。为做对比,用同样的方法测定了粘土封堵炮孔的粘结力,结果如表2所示。

2 拉拔法测试的聚氨酯封孔材料与粘土的粘结力(单位N)

Table 2 Bonding strength of polyurethane sealing material and clay determined by drawing method(unit:N)

封堵材料试样1试样2试样3试样4试样5平均值聚氨酯188318141766171817571788粘土874758689891963835

图 2 拉拔法粘结力的测定 Fig. 2 Determination of bond strength by drawing method

(1)对聚氨酯封孔材料的抗压强度、相对形变与弹性模量进行测试,测试结果显示,其平均抗压强度为776.2 kPa,压缩变形为10%,弹性模量均值为 16.66 MPa。

试验组生猪出栏总体重为3 302 kg,成活头数为29头,头均增重为103.48 kg;对照组生猪出栏总体重为2 843 kg,成活头数为27头,头均增重为97.65 kg。试验组生猪的头均增重较对照组增加5.83 kg,增加5.97%,差异显著(P<0.05)。

参照聚氨酯硬泡与粉煤灰混凝土之间的粘结力测定方法[9],将聚氨酯封孔材料倒入内径为36.5 mm的PVC管子里,长度控制在80 mm,制成待测试样,待封堵材料固化后,采用自制的装置对试样进行轴向加载(如图3所示),直至将聚氨酯封孔材料推出PVC管子,记录下荷载作为最大推出力。测试结果如表3所示。

综上所述,试样在反应过程中的温度受用量、环境温度等的影响,存在一定的危险性。

图 3 推出法粘结力的测定 Fig. 3 Determination of bond strength by pressing method

3 推出法测试的聚氨酯封孔材料与粘土的粘结力

Table 3 Bonding strength of Polyurethane sealing material and clay determined by pressing method

        封堵材料试样1试样2试样3试样4试样5平均值聚氨酯最大推出力F/N1032984936936872952粘结强度p/kPa112.6107.3102.1102.195.1103.8粘土最大推出力F/N672721714697655692粘结强度p/kPa73.378.677.976.071.475.5

其中,

从测试结果可以看出,拉拔法测得的聚氨酯封孔材料的粘结力为1788 N,粘土的粘结力为835 N;推出法测得的聚氨酯封孔材料的最大推出力为952 N,粘结强度为103.8 kPa,粘土的最大推出力为692 N,粘结强度为75.5 kPa。显然,聚氨酯封孔材料的粘结力显著优于粘土,力学性能较好。

3 安全性能研究

根据聚氨酯封孔材料的特性,其在发泡过程中会释放一定的热量,鉴于聚氨酯封孔材料是用于封堵炸药包、煤孔或者有瓦斯存在的矿藏爆破中,如果发泡过程中释放热量过大,则可能引起药包爆炸、煤的燃烧、瓦斯的爆炸等危险情况以及塑料导爆管受热变形影响传爆可靠性等。所以必须测定聚氨酯发泡过程的放热性及对导爆管传爆可靠性的影响,来衡量其用于封堵炮孔的安全性。

3.1 反应放热性能研究

用1000 ml量筒模拟炮孔,将两组分混合后倒入其中,中间插入温度计,记录下最高温度,结果见表4所示。

4 试样反应过程中的最高温度(用量为80 g)

Table 4 The highest temperature during the reaction process of samples (80 g)

试样环境温度/℃最高温度/℃环境温度/℃最高温度/℃115112211022159221903159820784151102198515902168

3.3.7.2 弹性排班 我国护理现状远远不能满足人民的健康需求,护理人力资源短缺、工作量大、工作分配不均衡等因素,给护理工作带来了很大的阻力,如何做好护理人员排班工作显得十分重要,弹性排班以灵活性与低成本在护理排班管理中备受推崇,但目前各大医院的弹性排班大多从患者角度,以患者最需要的时间进行排班,虽然可以满足患者的需求,但从护理人员角度看,弹性班在一定程度上打乱了其正常生活节奏,对护理人员、家庭及社会生活产生很大影响,因此,实现人性化的弹性排班需从患者需求、护理人员资质、工作特点和最优目标等相关因素结合起来,找到平衡点。

同样的,为做对比,测定了粘土的粘结力。

3.2 放热性对塑料导爆管传爆可靠性的影响

在炮孔中,聚氨酯封孔材料会将导爆管包住,考虑到聚氨酯材料的放热性,有必要考察聚氨酯的放热性对塑料导爆管传爆可靠性的影响。

[3] 陈建兵.堵塞在爆破中的作用[J].有色矿山,2002,31(3):19-20.

4 结论

2.2.2 推出法测试粘结力

(2)采用拉拔法与推出法,分别测试了聚氨酯封孔材料与粘土封堵材料的粘结力,拉拔法测得的聚氨酯封孔材料的粘结力为1788 N,粘土的粘结力为835 N;推出法测得的聚氨酯封孔材料的最大推出力为952 N,粘结力为103.8 kPa,粘土的最大推出力为692 N,粘结力为75.5 kPa。从测试结果可以看出,聚氨酯封孔材料的粘结力明显优于粘土的粘结力。

(3)测试了聚氨酯封孔材料的放热性,反应过程中温度较高,有的温度达到112℃,且受用量、环境温度等的影响,存在一定的危险性。

(4)考察了聚氨酯封孔材料的放热性对塑料导爆管传爆可靠性的影响,结果显示未见有显著影响,导爆管传爆正常。

玉米种子在-15℃下处理不同时间的4 d平均发芽率见图3,玉米种子在-15℃下处理不同时间的7 d平均发芽率见图4。

综上所述,聚氨酯封孔材料的力学性能优异,明显优于传统封堵材料,但存在反应放热性安全隐患,需慎重。

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受到病菌侵袭丝黑穗病就会发生。丝黑穗病的发病表征为果穗短小、植株变矮并且黑色粉末突然增多,无法辨别作物的花丝。农作物如果感染了此类疾病,整片农田很可能就会呈现绝收状态。

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将5根塑料导爆管首尾绑住放入容器中,然后倒入混合好的聚氨酯封孔材料,等反应结束后,用起爆器起爆塑料导爆管,测试导爆管的传爆性能。测试结果显示,导爆管均能正常传爆。

近两年外部环境不好,但对于黑龙江销售来说,最大的影响来自当地非法倒油屡禁不止。“东北地区高峰时一天能进来50台油槽车、合计1500吨的量,算下来对黑龙江销售整体销量影响能达到10%。”洪松涛说,虽然今年年初各个片区联合当地执法部门对其实施打压,但风声一过又出来了。

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11月1日当周,美对华大豆出口量约为12.61万吨,远低于去年同期的149万吨,美对华本年度大豆累计出口40.70万吨,仅为去年同期累计出口量的3%。

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在互动交流中,以上5位演讲嘉宾围绕在人工智趋势下,新技术赋能医药物流等话题进行了对话。5位嘉宾认为,未来,将由单一模式向协同、共享、高效等方面发展,医药物流趋于个性化、柔性化服务体系,标准化定制也应该遵循二八原则。专业团队合作中,链主企业在供应链中起到重要作用,应用场景更为广泛。在轻松、幽默、诙谐的气氛中将本次沙龙推向高潮,众多参会观众报以热烈的掌声,盛赞沙龙观点犀利,让人意犹未尽。

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陆丽园,王晓云,赵显莹,王作鹏
《爆破》 2018年第1期
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