Состав для профилактики эндогенных пожаров

 

СОСТАВ ДЛЯ ПРОадЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХПОЖАРОВ, включающий жидкое стекло и воду, отлич-ающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности профилактики за счет обеспечения объемной обработки выработанного пт остранства, снижений химической активности угля и воздухопроницаемости обработанного массива, он дополнительно содержит сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Жидкое стекло 1-3 Сульфат аммония 1-3 Пенообразователь 0,5-2 Полнакриламид 0,2-0,5 ВодаОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (И) 3fSD Е 21 F 5/00 е f ; . iР a q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н АВТОР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3560156/22-03 (22) 13.01.83 (46) 30.07.84. Бюл. У 28 (72) В.С.Евсеев, Ю.А.Миллер, В.И.Хавова, Т.М;Грачева, Э.М.Аксенова и В.А.Калиниченко (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 622.822(088.8) (56) 1. Руководство по локализации и тушению эндогенных пожаров водовоздушной пеной и вспененной глинис-. той пульпой. ВО ВНИИГД. Кемерово, 1980, с. 6- l3.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 909213, кл. Е 21 F 5/00, 1980 (прототип). (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ

ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ, включающий жидкоестеклоиводу, отличаюшийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики за счет обеспечения объемной обработки выработанного пространства, снижения химической активности угля и. воздухопроницаемости обработанного массива, он дополнительно содержит сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.й:

Жидкое стекло 1-3

Сульфат аммония 1-3

Пенообразователь 0,5-2

Полиакриламид .0,2-0,5

Вода Остальное

1 11056

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию, и предназначено для профилактической обработки выработанного пространства с целью снижения эндогенной пожароопасности.

Известен состав, соде;жащий 9995 вес.% воды и 1-5 вес.7 пенообраэователя (П0-1, "Прогресс" и др.). Пе- 10 ны представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из пузырьков воздуха или инертного газа, разделенных тонкими пленками жидкости.

Пенообразователь вводится в жидкость для снижения величины поверхностного натяжения и придания оболочкам пузырьков структурно-механической прочности. Приготовление водовоздушной пены осуществляется путем смешивания 2б воды с пенообразователем в заданном объеме с последующим вспениванием в пеногенераторе сжатым воздухом или инертным газом. Подача пены в участок осуществляется через скважи- 25 ны (1) .

Недостатками данного состава являются: низкая стойкость пены, вследствие чего невозможно добиться высокого качества профилактики, так как при разрушении пены воздухопроницаемость выработанного пространства снова увеличивается, после разрушения пены на кусках угля не образуется защитной пленки и в процессе сушки его скорость окислительных процессов резко

35 возрастает, при пенообразовании и подаче пены в выработанное пространство поступает значительное количество кислорода, недостаточная воздухопроницаемость пены, что не исключает прососы воздуха; снижение удельной скорости сорбции кислорода углем наблюдается в основном при нахождении кусков угля в пене., с разрушением пены эффект практически не наблюдается.

В

Таким образом, эффективность применения известного состава водовоздушной пены носит кратковременный >б характер и проявляется, в основном, только в процессе обработки. Поэтому известный состав используется для тушения очагов пожаров и практически не применяется для профилактики эндо- 55 генных пожаров.

Наиболее близким к изобреТению является состав для профилактики эндогенных пожаров, включающий глину портландцемент, жидкое стекло, моло. тый гранулированный доменный шлак и воду (2) .

Однако указанный состав недостаточно эффективен, так как не обеспечивает объемной обработки выработанного пространства и в незначительной степени снижает окисляемость угля.

Целью изобретения является повышение эффективности профилактики за счет обеспечения объемной обработки выработанного пространства, снижения химической активности угля и воздухопроницаемости обработанного массива.

Поставленная цель достигается тем, что состав для профиЛактики эндогенных пожаров, включающий жидкое стекло и воду, дополнительно содержит сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Жидкое стекло 1-3

Сульфат аммония 1-3

Пенообразователь 0,5-2

Полиакриламид -0,2-0,5

Вода Остальное

Введение жидкого стекла и сульфата аммония в укаэанных количествах обеспечивает прохождение процесса гелеобразования, который оказывает существенное влияние на свойства вспененного состава. При содержании жидкого стекла и сульфата аммония в количествах менее 1Х срок гелеобразования увеличивается до 20 ч. При этом гель получается нестойкий и низкого качества. Выбор содержания указанных компонентов обуславливается требованием, чтобы .срок гелеобразования был менее времени начала разрушения пены на основе воды и пенообразователя (б ч). При нарушении этого требования гелеобразование происходит при распаде пены и пеногель не получается. При содержании в составе каждого компонента не менее 1Х по весу полный срок процесса гелеобразования не превышает б ч.

Содержание полиакриламида влияет на вязкопластичные свойства пеногеля.

При введении его менее 0,27 эффект практически не наблюдается. Увеличение содержания лолиакриламида более

0,57 является нецелесообразным, так как пластичность состава получается вполне приемлемой для пены и в дальнейшем меняется незначительно.

1105659

Содержание пенообразователя принято 0,5-27., так как от его содержания зависит дисперсность, кратность и стойкость пены. Введение указанного количества пенообразователя позволя- 5 ет при вспенивании получить низкократную пену (5-6) с монодисперсной системой со средним диаметром пузырьков

0,3-1 мм и стойкость пены из воды не менее 6 ч. !О

Для получения пены может использоваться серийно выпускаемое оборудование: установка локализации эндогенных пожаров УЛЭП-2 и герметизаторы скважин. Для вспенивания состава мож- 1 но применять сжатый воздух или .инертный газ (азот) .

После смешивания компонентов состав вспенивают и направляют по скважинам под напором 0,5 МПа в выработанное пространство, где пена заполняет пустоты и трещины и обволакивает куски угля. Через заданное содержанием компонентов время начинается процесс гелеобразования, в результате которого пена теряет подвижность, оболочки пузырьков становятся более прозрачными и резко возрастает воздухонепроницаемость пеногеля. В то же время процесс гелеобразования сопро- Зц вождается выделением аммиака, который заполняет пузырьки пены и хорошо сорбируется углем, снижая его способность к окислению. При образовании

1 м пеногеля практически выделяется З

1,3 м аммиака. В то же время реакция гелеобразования проходит с поглощением тепла из окружающей среды в количестве 2000 ккал на 1 м раствора.

Обработанный пеногелем массив стано- 40 вится воздухонепроницаем, так как пеногель при перепаде давления до

1000 мм вод.ст. практически не йропускает воздух. Указанные особенности пеногеля обеспечивают более высокое качество профилактической обработки выработанного пространства.

Стойкость пеногеля составляет 2530 сут., т.е. срок, в течение которого завершается сдвижение массива и происходит его уплотнение. После распада пеногеля куски угля покрываются защитной пленкой, предохраняющей его от окисления в случае прососов воздуха.

Ниже приведены примеры получения предлагаемого вспененного состава в заявленных пределах.

Пример 1. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов, вес ° 7: жидкое стекло 3,0; сульфат аммония 2,2; и нообразователь 0,5; полиакриламид 0,2, вода 94,1 требуется, кг: жидкое стекло 30; сульфат аммония 22; пенообразователь (" Прогресс") 5; полиакриламид 2; вода, очищенная от механических примесей, 941. Для получения вспененного состава используется установка УЛЭП-2 с компрессором и баком, состоящим из двух емкостей. В одну емкость загружают жидкое стекло, во вторую — воду, сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид, которые перемешивают

1,5-2 мин до полного растворения соли. Из емкостей компоненты засасываются в смеситель через дозаторы и затем смесь направляется в пеногенератор. В нем под действием сжатого воздуха или инертного газа (азота) с давлением 1 MIa и расходом 5-6 м на 1 т компонентов состав вспениваХарактеристика полученного вспененного состава:

Время гелеобразования, мин 13

Воздухопроницаемость при . давлении

1000 мм.вод.ст.

Практически воздухонепроницаем

Напряжение сдвига, Па

Кратность пены

Плотность, кг/м

Вязкость, Па с

Теплопроводность, Вт/мК

5-6

0,09 ется и пена по шлангу направляется под давлением 0,5 ИПа к скважинам, оснащенным герметизаторами, и далее— в выработанное пространство. Через

13 мин после смешивания компонентов происходит процесс гелеобразования и вспененная масса превращается в стойкую монодисперсную мелкопористую структуру с диаметром пзр (пузырьков) 0,3-1 мм, заполненных на О, 1 часть объема аммиаком. Кратность пены составляет 5-6. Разрушение пеногеля происходит на 20Х через 10-12 сут., на 50K — через 25-30 сут. Полного разрушения пены не наблюдается. После образования пеногеля состав практически теряет подвижность.

1105659

Время распада (20X объема), сут. 10-12

Данный состав может использоваться для обработки небольших объемов 5 выработанных пространств, так как время гелеобразования его ограничивает дальность подачи.

Пример 2. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов, вес, : жидкое стекло 1,0; сульфат аммония 1,3; пенообразователь 1,0; по" лиакриламид 0,2; вода 96,5 требуется, кг жидкое стекло 10; сульфат аммония 13; пенообраэователь (" Поток" )

10, полиакриламид 2; вода 965.

Технология приготовления состава, вспенивания и использования его не отличается от описанной в примере 1.

Вспененный состав имеет следующую 20 характеристику:

Время гелеобразования, мин 100

Воздухопроницаемость при давле25 нии 1000 мм вод.ст; Практически воздухонепроницаем

20

ППЩ)ПП Заказ 6666/27 тапааа ППП Патавт, т.

Напряжение сдвига, Па 120

Кратность пены 5-6

Плотность, кг/м 200

Вязкость, Па. с 8

Дисперсность, м (0,3-1) . 10

Теплопроводность, 35

Вт/мК 0,09

Время распада (20% объема),сут 8-10

Данный состав может использоваться для профилактической обработки боль- 40 ших выработанных пространств.

Пример 3. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов, вес. : жидкое стекло 2,0; сульфат аммония 2,1; пенообраэователь 2,0, . 4 полиакриламид О, 5; вода 93,4 требуется, кг: жидкое стекло 20; сульфат аммония 21, пенообразователь (ПО-1) 20, полиакриламид 5, вода 934.

Технология приготовления состава, 0 вспенивания и использования его не отличивается от приведенной в примере 1.

Вспененный состав имеет следующую характеристику:

Время гелеобразо55 вания, мин

Воздухопроницаемость при давлении

1000 мм вод.ст.

Практически воздухонепро ницаем

0,09

Вспененный состав характеристику:

Время гелеобразования, мин

Воэдухопроницаемость при давлении 1000 мм вод.ст. имеет следующую

180

Практически воздухонепроницаем

Напряжение сдвига, Па

Кратность пены

Плотность, кг/м

Вязкость, Па с

Дисперсность,м

Время распада (20 объема), сут.

Теплопроводность, Вт/мК

5-6

12 (P 3=1) 10 3

15-20

0,09

Применение вспененного состава для профилактики эндогенных пожаров позволяет значительно повысить эффективность профилактики, снизить вероятность возникновения эндогенного пожара..

Тираж 427, Подписное

Ужгород, ул.Проектная,4

Напряжение сдвига, Па . 200

Кратность пены 5-6

Плотность,кг/м 200

Вязкость, Па с 12

Дисперсность,м (0,3-1) 10П

Теплопроводность, Вт/мК

Время распада (20X объема,сУт сут. 15-20

Пример 4. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов, (вес.X)! жидкое стекло 3,0; сульфат аммония 1,0; пенообразователь 1,0; полиакриламид 0,5; вода 94,5 требует" ся, кг: жидкое стекло 30 сульфат аммония 10; пенообраэователь (ПО-3) и 10; полиакриламид 5, вода 945.

Технология приготовления состава, вспенивания и использования его не отличается от приведенной в примере