Состав для защиты выработанного пространства и профилактики эндогенных пожаров

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к области защиты, профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт. Состав представляет собой воздухонепроницаемую твердеющую стабильную пену, в состав которой в качестве пенообразователя входит сульфонол (3-5)%, стабилизатора - смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж (24-27)%, отвердителя - «Контакт Петрова» (11-16)% и вода (остальное). Техническим результатом является повышение безопасности работ за счет повышения долговечности экономичного, практически газонепроницаемого, экологически безопасного состава твердеющей пены. 1 табл.

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к области защиты, профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт.

Известен способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт (патент RU №2203425, МПК 7 E21F 5/00, 2001 г.), основанный на периодической подаче за механизированную крепь в выработанное пространство стабильной пены с заполнением ею пустот между кусками обрушивающейся в нее кровли.

Недостатком способа является отсутствие состава используемой стабильной пены, аэродинамических свойств и эффективности его использования.

Известен способ закладки и защиты выработанного пространства (патент RU №2232900, МПК 7 E21F 15/00, 2002 г.), заключающийся во взрывании емкостей с быстротвердеющей полимерной расширяющейся жидкостью на основе пенополиуретана в днище выработанного пространства камеры и последующем размещении в ней сухого закладочного материала.

Недостатком способа является горючесть и канцерогенность пенополиуретана, а также использование взрывчатых веществ для получения пенной массы.

Известен закладочный материал и способ укладки его в выработанное пространство (патент RU №2203426, МПК 7 E21F 15/00, 2001 г.), который содержит дробленую породу с инжектированием в нее твердеющего раствора. В качестве раствора используют песчано-глинистые смеси с добавлением синтетических смол.

Недостатком данного способа является большой расход компонентов твердеющей смеси и недостаточная защищенность горного массива от взрывов пыли и газа.

Известен, принятый за прототип, состав для профилактики и тушения эндогенных пожаров (патент RU №2230907, МПК 7 E21F 5/00, 2002 г.), содержащий пенообразователь, воду и бентонитовую глину в качестве отвердителя.

Недостатком данного способа является недолговечность пенной смеси и быстрое разрушение закладки, а значит, возникновение опасности взрывов пыли и газа.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков: повышение безопасности работ за счет повышения долговечности экономичного, практически газонепроницаемого, экологически безопасного состава твердеющей пены.

Технический результат достигается тем, что в состав для защиты выработанного пространства и профилактики эндогенных пожаров, содержащий пенообразователь на основе «Сульфонола», стабилизатор, отвердитель и воду, согласно изобретению в качестве стабилизатора включают смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, отвердитель - «Контакт Петрова» и воду при следующем соотношении компонентных мас.%:

Сульфонол	3-5
Смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж	24-27
«Контакт Петрова»	11-16
Вода	остальное.

В качестве основы состава принята карбамидоформальдегидная смола КФ-Ж, которая представляет собой водную суспензию, негорючую, невзрывоопасную с плотностью 1,28 г/см³. Токсичность смолы обусловлена наличием в ней свободного формальдегида. В карбамидоформальдегидной смоле типа КФ-Ж содержание свободного формальдегида менее 1%, что значительно ниже допустимых норм. Срок хранения смолы 6 мес.

«Контакт Петрова» (ОСТ 3801116-76) - нефтепродукт, имеет плотность 1136 кг/м³, вязкость 32 с, образуется при действии серной кислоты на высококипящие фракции нефти при очистке нефтепродуктов (керосина, газойля, солярного масла), в его состав входят 40% нафтеновых сульфокислот, 15% вазелинового масла, вода и небольшое количество свободной серной кислоты. Поэтому он является не только пластификатором, но и отвердителем химических растворов. Введением «Контакта Петрова» достигается воздухонепроницаемость полученной пены.

Сульфонол (ТУ 07510508.135-98) - поверхностно-активное вещество, смесь натрийалкилбензосульфонатов на основе керосина. Активной составляющей содержится до 80%, остаточных серной и сернистой кислот - до 20%.

Предложенный состав представляет собой долгоживущую пенную смесь высокой кратности, образованную при механическом перемешивании используемых компонентов с использованием стандартных пеногенераторов.

В выработанном пространстве формируют изолирующие полосы с обрушением в нее пород кровли за крепью. Происходит почти полная изоляция выработанного пространства, перемещение утечек к призабойному пространству за пределы зоны высоких концентраций метана; повышается безопасность угольной шахты.

Опытами установлено, что полученная пена является практически воздухонепроницаемой, при непосредственном воздействии пламени ее поверхностный слой обугливается, но пламя по поверхности не распространяется. Пена устойчива к воздействию агрессивных шахтных сред, имеет достаточно высокие адгезионные свойства к углю, породе, дереву. Под действием горного давления пена не теряет изоляционных свойств. Твердеющая пена полностью высыхает в течение 20-25 дней и не разрушается. Плотность полученной пены не превышает 24 кг/м³. Кратность пены достигает 40-45. Время жизни пенной смеси с обрушенной в нее породой достигает 3 месяцев.

В таблице представлены опытные значения физических и аэродинамических свойств твердеющей пены.

№	Смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж, г	Контакт Петрова, г	Сульфонол, г	Н2O, г	Кратность, б/p	Плотность, кг/м3	Сопротивление воздухопроницаемости R, м2·ч·мм вод.ст/кг
1	16	21	1	62	10-15	80-82	65
2	20	17	2	61	25-30	33-37	47
3	22	15	3	60	40-44	20-24	41
4	25	12	4	59	43-45	19-22	39
5	27	10	6	58	47-50	16-18	27
6	32	5	7	57	49-52	14-16	15

Из таблицы видно, что наиболее эффективным и экономичным составом для защиты выработанного пространства и профилактики эндогенных пожаров является третий и четвертый состав.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности работ за счет повышения долговечности экономичного, практически газонепроницаемого, экологически безопасного состава твердеющей пены.

Состав для защиты выработанного пространства и профилактики эндогенных пожаров, содержащий пенообразователь на основе «Сульфонол», стабилизатор, отвердитель и воду, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют смолу карбамидоформальдегидную КФ-Ж, отвердитель - «Контакт Петрова» и воду при следующем соотношении компонентных мас.%:

Сульфонол	3-5
Смола карбамидоформальдегидная КФ-Ж	24-27
«Контакт Петрова»	11-16
Вода	Остальное