Состав для профилактической обработки целиков угля

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в целиках угля при подземной разработке пластов угля, склонных к самовозгоранию. Цель - повышение эффективности профилактической обработки целиков угля с длительными сроками службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного давления. Состав содержит следующие компоненты при их соотношении, мае. %: глина 55-60 силикат натрия 1,5-3,0, кальций хлористый 2 0-5 0 полиакриламид 0,005-0,025, вода остальное Состав готовят путем последовательного смешивания глинистой суспензии и водных растворов хлористого кальция полиакрилэмида и силиката натрия причем водный рзствоо силиката натрия вводят и смесь перед подачей ее в скважину За счет высокой пластичности состав заполняет трещины где происходит процесс гелеобразованил, обусловленный наличием силиката натрия и хлористого катьция Глина увеличивает сопротивление геля выдавливанию из трещин под действием горного давления и, в сочетании с хлористым кальцием, повышает гигроскопические свойства состава. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Е 21 F 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679095/03 (22) 16,03.89 (46) 15.04.91. Бюл, М 14 (71) Восточный научно — исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности и Производственное обьединение по добыче угля "Киселевскуголь" (72) Ю,А. Миллер, Л.П. Белавенцев, А.В. Лебедев, В.И. Хавова, Т.М. Грачева, Л.Д. Мансуров, В.М. Макрицин и В,А. Чеглаков (53) 622.817 (088.8) (56) Основы противопожарной защиты угольных шахт. — M. Недра, 1971, с. 94, Авторское свидетельство СССР

М 1071765, кл. Е 21 F 5/00, 1982. (54) СОСТАВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ЦЕЛИКОВ УГЛЯ (57) Изобретение относится к гарной промышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в целиках угля при подземной разработке пластов угля, склонных к самовозгоранию, Цель — повышение эффективности профиИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в целиках угля при подземной разработке пластов угля, склонных к самовозгоранию.

Целью изобретения является повышение эффективности профилактической обработки целиков угля с длительными сроками службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного давления.

„„533 ÄÄ 1642045 А1 лактической обработки целиков угля с длительными сроками службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию иэ трещин под действием горного давления. Состав содержит следующие компоненты при их соотношении, мас. Я,: глина 55 — 60; силикат натрия 1,5 — 3,0; кальций хлористый 2,0-5,0; полиакриламид

0,005-0,025; вода остальное. Состав готовят путем последовательного смешивания глинистой суспенэии и водных растворов хлористого кальция, полиакриламида и силиката натрия, причем водный раствор силиката натрия вводят в смесь перед подачей ее в скважину. 3а счет высокой пластичности состав заполняет трещины, rye происходит процесс гелеобраэования, обусловленный наличием силиката натрия и хлористого кальция. Глина увеличивает сопротивление геля выдавливанию иэ трещин под действием горного давления и, в сочетании с хлористым кальцием, повышает гигроскопические свойства состава. 1 ил.

Состав содержит компонент в следующих соотношениях, мас.,:

Глина 55-60

Силикат натрия 1.5-3,0

Хлористый кальций 2,0-5,0

Полиакриламид 0,005-0,025

Вода Остальное (до 100)

На чертеже приведена технологическая схема получения и применения предлагаемо Го состава.

Пример 1, Для приготовления 1 т состава с оптимальными свойствами требу1642045 ется 600 кг глины, 40 кг хлористого кальция, 20 кг силиката натрия, 0,1 кг полиакриламида и 339,9 кг воды, из которых составляют три водных раствора компонентов: 600 кг глины+ 140 кг воды; 40 кг хлористого каль- 5 ция+ 0,1 кг полиакриламида+ 139,9 кг води;

20 кг силиката натрия + 60 кг воды. Такое разделение целесообразно исходя из особенностей гелеобразующих составов, т. е. один из гелеобразующих компонентов 10 рекомендуется вводить перед подачей состава в скважину, так как из-за непредвиденной остановки технологической линии процесс гелеобразования может начаться до ввода в массив. Кроме того, такое разде- 15 ление обеспечивает возможность лучше перемешать компоненты. В мешалку 1 подают глйну и воду, перемешивают, пропускают раствор через дробилку 2 и вибросито

3, а затем сливают его в бак 4 с активатором 20

5, куда вводят второй раствор, содер>кащий хлористый кальций, полиакриламид и воду.

Третий раствор, содержащий силикат натрия и воду, заливают в бак 6. Подачу состава и скважину 7 через герметизатор 8 25 осуществляют насосом 9, всас которого раздельно введен в баки 4 и 6. Через 180 с состав переходит в гель, теряет подвижность и закупоривает трещины, Полученный состав имеет следующие характеристики: 30

Расплив 810 м

Адгезия 48 10 Па

Динамическая вязкость 99 10 Пас з

Давление филь- 35 трации через трещины с раскрытием 4,0 — 1,2 мм 9 10 „.192 10 МПа

Время гелеобразования 180 с 40

Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено. Состав может использоваться для п рофилактичес кой обработки без ограничений. 45

Пример 2. Для приготовления состава с содержанием компонентов по верхнему пределу необходимо использовать 600 кг глины, 50 кг хлористого кальция, 0,25 кг полиакриламида, 30 кг силиката натрия и 50

319,75 кг воды, из которых составляют три водных раствора: 600 кг глины + 130 кг воды; 50 кг хлористого кальция + 0,25 кг полиакриламида + 99.75 кг воды; 30 кг силиката натрия + 90 кг води. Технология 55 приготовления состава и подачи em в целик не отличается от примера 1.

Полученный состав обладает следующими свойствами:

7,5 10 м

4,89 10 Па

Расплыв

Адгеэия

Динамическая вязкость 255 10 Па с

Давление фильтрации через трещины с раскрытием

4,0 — 1,2 мм 57,0 10 ...333,0 10 МПа

0,8 10 ... 22.10 2 МПа

Время гелеобразования 300 с

Потери влаги эа ЗО дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено, Состав может использоваться для профилактической обработки целиков без ограничений.

П ри м е р 4. Для приготовления состава с содержанием компонентов ниже нижнего предела используется 500 кг глины (50%), 15 кг хлористого кальция (1,5%), 0,05 кг полиакриламида (0,005%), 10 кг силиката натрия (1,0) и 474,95 кг воды (47,495%), из которых составляют три водных раствора:

500 кг глины+ 387 кг воды; 15 кг хлористого кальция+ 0,05 кг полиакриламида+ 69,95 кг воды; 10 Kl" силиката натрия + 18 кг водМ.

Технология приготовления состава и подача его в целик не отличается от примера

Время гелеобразования 60 с

Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено. Состав может использоваться для профилактической обработки целиков беэ ограничений.

Пример 3. Для приготовления состава с содержанием компонентов по нижнему пределу необходимо испольэовать 550 кг глины, 20 кг хлористого кальция, 0,05 кг полиакриламида, 15 кг силиката натрия и

414,95 кг воды, из которых составляют три водных раствора: 550 кг глины + 300 кг воды; 20 кг хлористого кальция + 0,05 кг полиакриламида + 69,95 кг-воды; 15 кг силиката натрия + 4,5 кг воды. Технология приготовления состава и подача его в целик не отличается от примера 1.

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв 80 10 м

Адгезия 3,36 10 Па

Динамическая вязкость 1,4.10 Па.с

Давление фильтрации через трещины с раскрытием

4 мм — 1,2 мм

1642045

Полученный состав щими свойствами;

Расплыв

Адгезия

Динамическая вязкость

Давление фильтрации через трещины с раскрытием

4,0 — 1,2 мм обладает следую12 6 10 м

1,7 10 Па

0,84 10 Па,с

0,1 -10 ... 10 ... 45 10 МПа

Время гелеобразования 600 с

Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 1007 составляют 15

0,1 Состав может быть рекомендован для профилактической обработки целиков по следующим причинам: длительный срок гелеобразования, невысокая плотность геля, малое сопротивление выдавливанию, поте- 20 ря влаги.

Вследствие указанных недостатков состав будет выдавливаться из трещин и произойдет его сушка, Состав может использоваться только для обработки цели- 25 ков с небольшим сроком службы, находящихся в зонах с установившимся невысоким горным давлением.

П ри м е р 5. Для приготовления состава с содержанием компонентов выше верх- 30 него предела используется 630 кг глины (63 ), 60 кг хлористого кальция (6 (,), 50 кг силиката натрия (5 ), 0,3 кг полиакриламида (0,03 ) и 259,7 кг воды (25,97 ), из которых составляют три водных раствора; 630 кг 35 глины+50 кг воды; 60 кг хлористого кальция

+0,3 кг полиакриламида + 89,7 кг воды;

50 кг силиката натрия+ 120 кг воды. Техноnorw приготовления состава и подачи его в целик не отличается от примера 1. 40

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв 6,2 10 м

Адгезия 464 10 Па

Динамическая 45 вязкость 37,6.10 Па.с

Давление фильтрации через трещины с раскрытием

4,0 — 1,2 мм 59,0 10 ... 50 ... 342,0 10 МПа

Время гелеобраэования 40 с

Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100 не установ- 55 лено.

В связи с высокой вязкостью и малым временем гелеобразования раствор имеет небольшой радиус распространения и проникает только в крупные трещины, Состав может использоваться в качестве изолирующей пасты для покрытия перемычек и заполнения крупных трещин. Использование его для обработки целиков нецелесообразно.

Из приведенных примеров видно, что в предлагаемых пределах состав может эффективно применяться для обработки целиков. При содержании глины в составе более

60 снижается проникающая способность его и мелкие трещины остаются не заполненные. При содержании менее 55$ значительно снижаются прочностные свойства и вязкость, В составе используется водный раствор силиката натрия (растворимое жидкое стекло) с удельным весом 1;35 — 1,40 г/см и модулем 2,5 — 3,0, служащий структурообразующим реагентом данной системы и содержание его должно соответствовать содержанию хлористого кальция, который вводят для инициирования процесса коагуляции, структуирования данной системы и как водопоглощающее средство. Изменение содержания этих компонентов за указанные пределы отрицательно влияет на качество геля, ухудшает его структуру и плотность.

Полиакриламид придает составу после гелеобразования вязкость и адгезионные свойства. При введении полиакриламида менее 0,005ь эффект практически не наблюдается, а свыше 0,025 не дает значительного улучшения характеристик, но удорожает состав.

Формула изобретения

Состав для профилактической обработки целиков угля, включающий силикат натрия, полиакриламид и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактической обработки целиков с длительным сроком службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного давления, он дополнительно содержит глину и хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, мас, $:

Силикат натрия 1,5-3,0

Пол иакриламид ., 0,005 — 0,025

Глина 55-60

Хлористый кальций 2,0-5,0

Вода Остальное

8006+ пина

Составитель И, Федяева

Редактор Н. Каменская Техред M.Ìoðãåèòàë Корректор С. Малец

Заказ 1428 Тираж 299 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101