EP2802385A2 - Procede d'extinction de feux de mines de charbon et installation pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Procede d'extinction de feux de mines de charbon et installation pour la mise en oeuvre du procede

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Publication number
EP2802385A2
EP2802385A2 EP12704516.9A EP12704516A EP2802385A2 EP 2802385 A2 EP2802385 A2 EP 2802385A2 EP 12704516 A EP12704516 A EP 12704516A EP 2802385 A2 EP2802385 A2 EP 2802385A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polymer
superabsorbent
partially
water
totally
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12704516.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
René Pich
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SPCM SA
Original Assignee
SPCM SA
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Filing date
Publication date
Application filed by SPCM SA filed Critical SPCM SA
Publication of EP2802385A2 publication Critical patent/EP2802385A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0028—Liquid extinguishing substances
    • A62D1/005—Dispersions; Emulsions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
    • E21F15/005—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material

Definitions

  • Coal mines have always been a security problem. Some unexploited mines have burned for centuries. However, the number of fires has risen sharply since coal mining for steel or energy production.
  • coal fires are also common on the surface: heaps of fines or silos, especially in the presence of high sulfur coal.
  • the third country is India where fires began in the 18th century.
  • the Jharia mine is the world's largest mine fire where the fire began in 1916.
  • Water in the bottom of the mine can also vaporize and create explosions due to pressure.
  • the dense foam filled with inert gas has a relatively high flow slope and allows by injection, to plug horizontal galleries reducing horizontal transfers of oxygen. But the foam has no extinguishing effect because it does not contain enough water to cool the walls. The foam actually disappears at relatively low temperatures (50 to 80 ° C). In the case of sludge injection, for example bentonites, the sludge tends to flow like water and to separate at the bottom of the wells. In addition, their flow slope, very low, does not allow the closure of horizontal galleries.
  • the polymers have been used as binders and water maintainers for the production of gels or mineral pastes containing silica, kaolin, bentonite, fly ash, various sludge, ... which serve to seal the air in the burning coal mines.
  • the objective of the invention is therefore to develop a method of extinguishing coal mine fires combining the following characteristics:
  • Injection fluid flow slope to obstruct horizontal galleries
  • the Applicant has developed a method to solve all of these problems by using superabsorbent (SAP) or (co) polymers with a high rate of swelling in water.
  • SAP superabsorbent
  • these polymers are crosslinked.
  • the polymers according to the invention are injected in the form of partially or totally swollen superabsorbents, contrary to the prior art.
  • water-soluble, cross-linked, or cross-linked, natural or synthetic polymers polyvinyl alcohol, guar, alginates, carboxymethyl cellulose, dextran, xanthan, polyethylene oxide, etc.
  • Superabsorbents are polymers well known in specialty chemistry. They are usually in the form of powder. Their structure based on a three-dimensional network assimilable to a multitude of small cavities each having the ability to deform and absorb water gives them the property of absorbing very large quantities of water and thus inflating .
  • Such polymers are described, for example, in patent FR 2 559 158 in which crosslinked polymers of acrylic or methacrylic acid, crosslinked graft copolymers of polysaccharide type / acrylic or methacrylic acid, crosslinked terpolymers of the acrylic or methacrylic acid / acrylamide / sulfonated acrylamide type and their alkaline earth or alkaline metal salts.
  • these polymers have for their main characteristic a high capacity to swell in an aqueous medium. They can absorb and retain large amounts of water up to 100 times or more their mass. They are used especially in agriculture to retain water in the soil, in baby hygiene products intended to contain urine and similar applications.
  • the subject of the invention is therefore a method for extinguishing fires of coal mine wells consisting of:
  • the polymers are chosen from the group comprising:
  • crosslinked copolymers obtained by polymerization of acrylamide and partially or totally salified acrylic acid, preferably in the form of a sodium salt,
  • crosslinked polyacrylic acids partially or totally salified, preferably in the form of a sodium salt, which is more sensitive to the salinity of water and in particular to Ca 2+ and Mg 2+ .
  • the polymers are crosslinked copolymers of acrylamide and partially or totally salified acrylic acid and contain between 40 and 90 mol% of acrylamide and between 10 and 60 mol% of acrylic acid partially or totally salified.
  • the SAP is a crosslinked terpolymer obtained by polymerization of acrylamide and / or partially or totally salified acrylic acid and / or partially or completely salified ATBS (acrylamido tert-butylsufonate) and / or NVP. (N vinylpyrrolidone).
  • SAP is partially or fully inflated.
  • a fully inflated SAP is characterized by the fact that all the small cavities of the three-dimensional network are filled with saturation water, ie at a level such that by adding additional water, the SAP no longer absorbs water additional.
  • the polymers are crosslinked with 100 to 6000 ppm of at least one crosslinking agent chosen from the group comprising acrylic compounds, for example methylenebisacrylamide, allylic compounds such as, for example, tertraalylammonium chloride, vinylic compounds, for example divinylbenzene, diepoxy, metal salts ...
  • a crosslinking agent chosen from the group comprising acrylic compounds, for example methylenebisacrylamide, allylic compounds such as, for example, tertraalylammonium chloride, vinylic compounds, for example divinylbenzene, diepoxy, metal salts ...
  • Polyacrylamides have the ability to produce swollen SAPs that are stiffer and less sensitive to divalent metals than polyacrylates.
  • the water used to swell the polymer is the least saline possible, and this, to obtain the maximum swelling of the SAP for a given amount.
  • the water preferably contains less than 200 g / l, very preferably less than 100 g / l of salts, for example NaCl, CaCl 2 or MgCl 2. For this purpose, it can be treated by reverse osmosis.
  • SAPs When SAPs are inflated, the SAP flow slope varies depending on the initial particle size of the SAP. With a particle size less than 1 mm (less than about 5 mm inflated), the flow slope is of the order of 10 °. With a particle size less than 4 mm (less than 1.5 cm inflated), the slope can reach 15-20 °. It is therefore possible to plug galleries simply by injection.
  • the stored water evaporates and the polymer is burned. But for 1 gr of polymer, 100 g of water were evaporated, ie an energy absorption of 226 KJ to which it is necessary to add the temperature rise heat of the water vapor generated at 400-600 ° C. For example, with a flow rate of 1000 1 / minute, 4000 MJ / min can be eliminated compared to the heat of combustion of 1 liter of gas oil of 36 MJ.
  • the inflated superabsorbent therefore has both a mechanical effect like a rigid foam, and a thermal effect such as water which has a formation of water vapor of 1.7 m 3 per liter of evaporated water, and whose vapor does not dissociate in oxygen and dihydrogen, explosively, not before 1600 ° C. In addition, it can deform according to the movements of ground maintaining their shutter function.
  • the inflated SAP is prepared in a fire-free zone thus avoiding any dangerous handling near the flames.
  • the inflated SAP is then transported and then injected by pressure or pipeline truck.
  • the partially or fully inflated SAP can be formed continuously or batchwise.
  • SAP is injected at the wellhead, horizontal or vertical vertical or surface cracks.
  • the invention also relates to an installation implementing the method described above and comprising:
  • the means for mixing the water and the superabsorbent (co) polymer is in the form of two successive tanks allowing continuous and homogeneous swelling of the superabsorbent.
  • Figure 1 is a representation of an installation implementing the method of the invention according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a representation of an installation implementing the method of the invention according to a second embodiment.
  • the superabsorbent is delivered in big bags of 750 to 1000 kg, in containers of 2 to 5 tons (1) (see figure 1) or in tanker truck (1) (see figure 2) then stored in a hopper or a silo ( 2). It is dosed by a screw feeder (3) in a continuous system with 2 tanks (4, 5) equipped with a powerful agitator (6, 7) propeller or spiral.
  • the superabsorbent (1) and the water (8) are dosed in the first swelling chamber (4), the water being in excess of the swelling of the (co) polymer (eg 1200 liters per hour for 10 kg swelling 100 times), which allows more efficient agitation.
  • the required residence time depends on the particle size and is between 1 hour (less than 1 mm) and 3 hours (less than 4 mm).
  • the second tank (5) works with a high level low level stopping the screw feeder (3) and the water inlet (8) high point.
  • the inflated SAP is pumped either by means of a Moineau type pump (9) up to pressures of about 10 bar and by means of a piston pump up to 200 bar.
  • the inflated SAP is then injected by means of an injection nozzle (10) at the wellhead or in horizontal or vertical vertical or surface fissures.

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Abstract

Procédé d'extinction des incendies de puits de mines de charbon consistant : à gonfler partiellement ou totalement au moins un (co)polymère superabsorbant en présence d'eau, à injecter ensuite directement dans le puits le ou les (co)polymères superabsorbant partiellement ou totalement gonflés obtenus. Installation pour la mise en ouvre du procédé.

Description

PROCEDE D'EXTINCTION DE FEUX DE MINES DE CHARBON ET INSTALLATION POUR LA MISE EN ŒUVRE DU PROCEDE
Les mines de charbon ont toujours constitué un problème de sécurité. Certaines mines non exploitées brûlent depuis plusieurs siècles. Cependant, le nombre d'incendies a fortement augmenté depuis l'exploitation du charbon pour la production d'acier ou d'énergie.
Le démarrage de ces incendies provient souvent d'accidents ou d'échauffements de matériel (tracteurs, bandes transporteuses, soudure, ...) qui peuvent communiquer l'incendie une fois déclenché par le biais des gaz présents dans les galeries, spécialement le méthane et l'hydrogène.
Dans d'autres cas, ce sont des incendies de surface qui se propagent en souterrain surtout dans les mines peu profondes (éclairs, feux de forêt, incinération d'ordures).
Mais dans certains cas, on observe une combustion spontanée par oxydation progressive et stockage de chaleur, par exemple dans les tas sur les carreaux de mines, dans le cas de charbon pollué par du fuel, ou en présence de matières organiques, par exemple sous forme de mélanges bois-charbon. Ceci est en particulier le cas en présence de pyrites qui, mises à l'atmosphère, ont tendance à accélérer le phénomène.
Ces incendies de charbon sont aussi fréquents en surface : tas de fines ou silos, surtout en présence de charbon à fort taux de soufre.
La Chine est le foyer majeur de tels incendies dans les provinces de Xinjiang Uygur et Nigxia Hui. Ces incendies consument environ 200 millions de tonnes de charbon par an. Par exemple, l'incendie de Liu Huangou brûle depuis 20 ans et brûlera encore 40 ans avec les moyens d'extinction employés actuellement, polluant la ville d'Urumqi de gaz toxiques (CO, H2S, C02, ...).
Ces incendies provoquent des effondrements et des crevasses qui alimentent les puits en oxygène. Les températures atteignent plus de 800°C. Les actions entreprises consistent surtout à injecter des boues et de la terre pour boucher ces crevasses. Mais celles-ci sont réparties sur de grandes surfaces et se modifient en permanence sur un sol souvent très chaud et inaccessible. Le deuxième pays le plus touché sont les Etats Unis d'Amérique et spécialement les grandes mines de Pennsylvanie où les incendies commencèrent vers 1772. Le plus important a commencé en 1869 (Avondale, mine qui s'est éteint spontanément au bout d'un an après avoir tué 110 personnes). Il existe 140 feux de mines de charbon importants aux USA actuellement.
Les méthodes d'extinction classiques consistent soit à injecter des boues permettant de boucher les entrées d'air et les crevasses, soit à fermer les galeries au moyen de murs en briques, ciment ou argiles. Toutefois, dernièrement la technique la plus utilisée consiste à injecter des mousses chimiques denses avec gaz inerte (N2 - C02) ou directement de l'azote. Dans certaines régions, des villes entières ont été déplacées, les routes déviées par exemple à Centralia.
Le troisième pays est l'Inde où les incendies ont commencé au 18ème siècle. La mine de Jharia est le plus grand incendie mondial de mine où l'incendie a commencé en 1916. Aujourd'hui, on compte 70 incendies sur ce champ très large qui reste en exploitation (charbon de coke).
Le problème des incendies de puits de mines de charbon (et certaines mines de surface) est loin d'être résolu.
En effet, l'injection d'eau est très inefficace car elle ruisselle et s'infiltre tout en se vaporisant en faible partie. Cela ne suffit pas à refroidir suffisamment le charbon en combustion.
L'eau en fond de mine peut aussi se vaporiser et créer des explosions dues à la pression.
Le remplissage des fissures est aléatoire. En effet, sur de très grandes surfaces, les fissures sont très nombreuses et parfois invisibles. Il est aussi dangereux d'envoyer des camions de terre et des pelles mécaniques au dessus de ces zones en ignition donnant parfois des flammes de plusieurs mètres de hauteur au dessus du terrain.
La mousse dense chargée de gaz inerte a un talus d'écoulement relativement élevé et permet par injection, de boucher des galeries horizontales diminuant les transferts horizontaux d'oxygène. Mais la mousse n'a pas d'effet d'extinction car elle ne contient pas assez d'eau pour refroidir les parois. La mousse disparaît en fait à des températures relativement faibles (50 à 80° C). Dans le cas d'injection de boues, par exemple de bentonites, la boue a tendance à s'écouler comme l'eau et à se séparer au fond des puits. Par ailleurs, leur talus d'écoulement, très faible, ne permet pas l'obturation de galeries horizontales.
Des essais ont été effectués en Australie (Controlling underground heating using Innovative Fire suppressant Injection - Proof of concept study - Shenggen Hu, Sheng Xue - SCIRO project (14021, Feb 2009) en utilisant une solution de polymère (polyacrylamide, Carboxyméthyl cellulose, Copolymère acrylamide - acrylate Xanthan) mélangée à un complexe d'Aluminium (Citrate en particulier). Le mélange est injecté sous forme liquide en présence d'un réticulant. En d'autres termes, le mélange réticule après injection conduisant à la formation d'un gel après un certain temps. Ce liquide n'a pas au départ de talus d'écoulement et tapisse seulement le bas des galeries sauf s'il est stocké entre deux parois, ce qui est difficile à réaliser. De plus, des manipulations chimiques consistant à mélanger extemporanément le réticulant et le polymère près de foyers à haute température sont toujours hasardeuses.
En Chine particulièrement, les polymères ont été utilisés comme liants et sustenteurs d'eau pour la production de gels ou de pâtes minérales contenant de la silice, du Kaolin, de la bentonite, des cendres volantes, des boues diverses, ... qui servent à sceller les entrées d'air dans les mines de charbon en feu.
On peut citer:
1 - Gel retarder for fire prévention and extinguishing - its application for spontaneous combustion of coal seams
Wen, Hu; Xu, Jingcai; Dai, Aiping
Proceedings - Annual International Pittsburgh Coal Conférence (1998), 15th, 593- 597 CODEN: PICNE4; ISSN: 1075-7961
2 - Thickening colloid for treating coal seam fire
Zhu, Hongqing; Suo, Hongli; Zhang, Teng; Liu, Min; Ma, Lin; Wang, Yi; Yuan, Huiping; Guo, Aidong; Zhao, Feng; Liu, Defeng; Zhang, Xinya
Faming Zhuanli Shenqing, 6pp. CODEN: CNXXEV 3 - Extinguishing spontaneous combustion in coal seam with heat-resistant, rich- water gel
Xu, Jingcai; Deng, Jun; Wen, Hu; Guo, Xingming; Zhang, Xinghai
Mining Science and Technology '99, Proceedings of the International Symposium on Mining Science and Technology, Beijing, China, Aug. 29-31, 1999 (1999), 137-140. Edito(s): Xie, Heping; Golosinki, Tad S.
Publisher: A. A. Balkema, Rotterdam, Neth. CODEN: 69BDV4
4 - An inorganic foaming gel for preventing spontaneous combustion in a top-coal falling région
Yu, Shui-jun; Yu, Ming-gao; Feng-cheng; Pan, Rong-kun; Lu, Lai-xiang; Chang, Xu- hua
Zhongguo Kuangye Daxue Xuebao (2010), 39(2), 173-177 COden: ZKDXER
5 - Production of a composite gel material for the fireproofing and fire-extinguishing of coal seams
Suo, Hongli; Zhu, Hongqing; Guo Aidong;, Zhang, Teng; Yuan, Huiping; Wu, Ziping; Yan, Binjie
Faming Zhuanli Shenqing, 5pp. CODEN: CNXXEV
6 - Acrylamide-type copolymer as blocking as blocking agents for fire control in coal seams
Cao, Dacheng; Wen, Hu; Zhang, Xinhai; Li, Bo; Wang, Jingang; Liu, Qingning; Liu, Guicheng
Faming Zhuanli Shenqing Gongkai Shuomingshu, 5pp. CODEN: CNXXEV
7 - The technique of fire extinguishing with gel for coal spontaneous combustion in fully mechanized caving face
Wen,Hu; Xu, Jingcai; Deng, Jun; Zhang, Xinhai
Proceedingsin Mining Science and Safety Technology, [International Symposium] , Jiaozuo, China, 2002 (2002), 448-452. Editor(s): Zhang, Chuanxiang; Jing, Guoxun; Zhou, Ying. Publisher: Science Press, Beijing, Peop. Rep. China. CODEN : 69DDL4 ; ISBN : 7-03-010255-X Dans tous ces cas, c'est la partie minérale plus ou moins déshydratée par la chaleur qui sert à étancher les passages d'oxygène pour éteindre l'incendie. Cependant, ces procédés sont efficaces pour de petits incendies mais sont inefficaces pour des grands incendies avec effondrement de terrain.
L'extinction des feux de mines de charbons à un succès très limité et il est souvent décidé d'abandonner les zones et de laisser le feu se propager durant des décennies en raison des coûts et de la faible chance de succès. L'objectif de l'invention est donc de mettre au point un procédé d'extinction des feux de mines de charbon combinant les caractéristiques suivantes :
Coût limité,
Mise en œuvre d'une grande quantité d'eau,
Talus d'écoulement de fluide d'injection permettant d'obstruer des galeries horizontales,
Stockage de fluides d'injection dans les zones horizontales intermédiaires pour refroidir les parois,
Remplissage de cavités même de grandes dimensions,
Mobilité des fluides d'injection au fur et à mesure des modifications de forme à l'intérieur de la mine ou en surface.
Le Demandeur a mis au point un procédé permettant de résoudre l'ensemble de ces problèmes en mettant en œuvre des (co)polymères superabsorbants ou SAP à fort taux de gonflement dans l'eau. Par définition, ces polymères sont réticulés. Les polymères selon l'invention sont injetés sous forme de superabsorbants partiellement ou totalement gonflés, contrairement à l'art antérieur. Il existe de nombreux types de polymères hydrosolubles réticulés, ou pouvant être réticulés, naturels ou synthétiques : Polyvinylalcool, Guar, Alginates, Carboxyméthyle cellulose, Dextran, Xanthan, polyoxyde d'éthylène, ...
Les superabsorbants sont des polymères bien connus dans la chimie de spécialité. Ils se présentent généralement sous forme de poudre. Leur structure basée sur un réseau tridimensionnel assimilable à une multitude de petites cavités ayant chacune d'elles la capacité de se déformer et d'absorber de l'eau leur confère la propriété d'absorber de très grandes quantités d'eau et donc de gonfler. De tels polymères sont par exemple décrits dans le brevet FR 2 559 158 dans lequel il est décrit des polymères réticulés de l'acide acrylique ou méthacrylique, des copolymères greffés réticulés du type polysaccharide / acide acrylique ou méthacrylique, des terpolymères réticulés du type acide acrylique ou méthacrylique / acrylamide / acrylamide sulfoné et leurs sels de métaux alcalino -terreux ou alcalins. Comme déjà dit, ces polymères ont pour principale caractéristique une forte capacité à gonfler en milieu aqueux. Ils peuvent absorber et conserver des grandes quantités d'eau jusqu'à 100 fois ou plus leur masse. Ils sont utilisés notamment en agriculture pour retenir l'eau dans les sols, dans les produits d'hygiène pour bébés destinés à contenir l'urine et applications analogues.
L'invention a donc pour objet un procédé d'extinction des incendies de puits de mines de charbon consistant :
à gonfler partiellement ou totalement au moins un (co)polymère superabsorbant en présence d'eau,
- à injecter ensuite directement dans le puits le ou les (co)polymère(s) partiellement ou totalement superabsorbant gonflé(s) obtenu(s).
Avantageusement, les polymères sont choisis dans le groupe comprenant :
les copolymères réticulés obtenus par polymérisation d'acrylamide et d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée, de préférence sous la forme d'un sel de sodium,
les acides polyacryliques réticulés, partiellement ou totalement salifiés, de préférence sous la forme d'un sel de sodium, qui est plus sensible à la salinité de l'eau et en particulier au Ca2+ et Mg2+.
Dans un mode de réalisation préféré, les polymères sont des copolymères réticulés d'acrylamide et d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée et contiennent entre 40 et 90 mol% d'acrylamide et entre 10 et 60 mol% d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée.
Dans un mode de réalisation particulier, le SAP est un terpolymère réticulé obtenu par polymérisation d'acrylamide et/ou d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée et/ou d'ATBS (acrylamido tertio butylsufonate) partiellement ou totalement salifiée et/ou de NVP (N vinylpyrrolidone).
D'autres monomères hydrophiles, mais aussi des monomères à caractère hydrophobe, pourront être utilisés pour produire les polymères. Le SAP est partiellement ou totalement gonflé. Un SAP totalement gonflé est caractérisé par le fait que toutes les petites cavités du réseau tri-dimensionnel sont remplies d'eau à saturation, i.e. à un niveau tel que en ajoutant de l'eau supplémentaire, le SAP n'absorbe plus d'eau supplémentaire.
Les polymères sont réticulés avec 100 à 6000 ppm d'au moins un agent réticulant choisi dans le groupe comprenant les composés acryliques comme par exemple le méthylène bis acrylamide, allyliques comme par exemple le chlorure de tertra allylammonium, vinyliques comme par exemple le divinyl benzène, diepoxy, sels métalliques...
La stabilité de ces polymères est de plusieurs années dans le sol.
Elle peut être améliorée en procédant à une double réticulation par un réticulant acrylique, de préférence à un taux de 100 à 1000 ppm et un réticulant allylique, de préférence à un taux de 1000 à 5000 ppm, par exemple le MBA (méthylène bis acrylamide) et le chlorure tetrallylammonium, qui étend la stabilité du SAP à plus de 5 ans. Le gonflement de ces SAP dans l'eau distillée atteint généralement 150 à 200 fois mais, dans une eau potable standard, environ 100 fois et moins sur des eaux très salines.
Il faut donc 10 kg de polymère et 990 kg d'eau pour faire une tonne « d'eau solide » pour un gonflement de 100 fois.
Les polyacrylamides ont la capacité de produire des SAP gonflés plus rigides et moins sensibles aux métaux divalents que les polyacrylates. Avantageusement, l'eau utilisée pour gonfler le polymère est la moins saline possible, et ce, pour obtenir le gonflement maximum du SAP pour une quantité donnée. L'eau contient préférentiellement moins de 200 g/1, très préférentiellement moins de 100 g/1 de sels comme par exemple de NaCl, CaCl2, MgCl2 Pour ce faire elle peut être traitée par osmose inverse. Lorsque les SAP sont gonflés, le talus d'écoulement des SAP varie en fonction de la granulométrie initiale du SAP. Avec une granulométrie inférieure à 1 mm (inférieure environ à 5 mm gonflé), le talus d'écoulement est de l'ordre de 10°. Avec une granulométrie inférieure à 4 mm (inférieure environ à 1.5 cm gonflé), le talus peut atteindre 15-20°. Il est donc possible de boucher des galeries simplement par injection.
Au contact d'une paroi en combustion, l'eau stockée s'évapore et le polymère est brûlé. Mais pour 1 gr de polymère, on a évaporé 100 gr d'eau, soit une absorption d'énergie de 226 KJ auquel il convient d'ajouter la chaleur de montée en température de la vapeur d'eau générée à 400-600° C. Par exemple, avec un débit de 1 000 1/minute, on peut éliminer 4 000 MJ/min à comparer à la chaleur de combustion de 1 litre de gasoil de 36 MJ. Le superabsorbant gonflé a donc à la fois un effet mécanique à l'instar d'une mousse rigide, et un effet thermique comme l'eau qui a une formation de vapeur d'eau de 1.7 m3 par litre d'eau évaporée, et dont la vapeur ne se dissocie en dioxygène et en dihydrogène, de manière explosive, pas avant 1 600° C. De plus, il peut se déformer en fonction des mouvements de terrain maintenant leur fonction d'obturation.
On peut aussi ajouter dans l'eau et/ou avec le SAP gonflé, des composés améliorant le pouvoir d'extinction cette eau additivée. Il peut s'agir de phosphates d'ammonium, de bicarbonate de potassium, d'urée... Cependant les sels dissous dans l'eau diminuent le gonflement. On préfère ainsi l'urée.
Toujours selon l'invention, on prépare le SAP gonflé dans une zone hors incendie permettant ainsi d'éviter toute manipulation dangereuse à proximité des flammes. Le SAP gonflé est ensuite transporté puis injecté par camion citerne sous pression ou par pipeline.
Le SAP partiellement ou totalement gonflé peut être formé en continu ou en discontinu.
En pratique, le SAP partiellement ou totalement gonflé est injecté en tête de puits, dans des forages verticaux ou verticaux horizontaux ou dans les fissures de surface. L'invention a également pour objet une installation mettant en œuvre le procédé ci avant décrit et comprenant :
- un moyen de stockage du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de dosage du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de dosage de l'eau,
- un moyen de mélange de l'eau et du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de pompage du (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé obtenu,
un moyen d'injection du (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé dans le puits de mine.
Avantageusement, le moyen de mélange de l'eau et du (co)polymère superabsorbant se présente sous la forme de deux cuves successives permettant un gonflementcontinu et homogène du superabsorbant.
L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront bien de l'exemple qui suit, à l'appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation d'une installation mettant en œuvre le procédé de l'invention selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 est une représentation d'une installation mettant en œuvre le procédé de l'invention selon un second mode de réalisation.
Le superabsorbant est livré en big bags de 750 à 1 000 kg, en containers de 2 à 5 tonnes (1) (voir figure 1) ou en camion citerne (1) (voir figure 2) puis stocké dans une trémie ou un silo (2). Il est dosé par un doseur à vis (3) dans un système continu à 2 cuves (4, 5) munies d'un agitateur (6, 7) puissant à hélice ou à spirale. Le superabsorbant (1) et l'eau (8) sont dosés dans la première chambre de gonflement (4), l'eau étant en excès par rapport au gonflement du (co)polymère (par ex 1 200 litres heure pour 10 kg gonflant 100 fois), ce qui permet une agitation plus efficace. Le temps de séjour nécessaire dépend de la granulométrie et se situe entre 1 heure (inférieure à 1 mm) et 3 heures (inférieure à 4 mm) . La deuxième cuve (5) travaille avec un niveau haut-niveau bas arrêtant le doseur à vis (3) et l'arrivée d'eau (8) en point haut.
Le SAP gonflé est pompé soit au moyen d'une pompe type Moineau (9) jusqu'à des pressions de 10 bars environ et soit au moyen d'une pompe à piston jusqu'à 200 bars. Le SAP gonflé est ensuite injecté au moyen d'une canne d'injection (10) en tête de puits ou dans des forages verticaux ou verticaux horizontaux ou dans les fissures de surface.
La quantité de l'eau nécessaire à l'extinction est difficile à calculer car une partie du volume sera vaporisée. Mais elle se situe en centaines ou milliers de tonnes d'eau, en rappelant qu'une tonne d'eau nécessite environ 10 kg de superabsorbant.
L'homme de l'art pourra adapter ces conditions de base aux caractéristiques locales des incendies. En particulier, il sera possible d'alimenter les crevasses par camion citerne de SAP gonflé restant à distance de la zone incendiée. Le produit pourra être acheminé du camion par une pompe ou par pressurisation. Le procédé est beaucoup plus facile à mettre en œuvre que les bennes amenant de la terre et devant se déplacer sur un sol à la fois chaud et instable.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Procédé d'extinction des incendies de puits de mines de charbon consistant :
à gonfler partiellement ou totalement au moins un (co)polymère superabsorbant en présence d'eau,
à injecter ensuite directement dans le puits le ou les (co)polymères superabsorbant partiellement ou totalement gonflés obtenus.
21 Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le (co)polymère superabsorbant est choisi dans le groupe comprenant :
les copolymères réticulés obtenus par polymérisation d'acrylamide et d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée, de préférence sous la forme d'un sel de sodium,
les acides polyacryliques réticulés, partiellement ou totalement salifiés, de préférence sous la forme d'un sel de sodium.
3/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le (co)polymère superabsorbant est un terpolymère réticulé obtenu par polymérisation d'acrylamide et/ou d'acide acrylique partiellement ou totalement salifiée et/ou d'ATBS (acrylamido tertio butylsufonate) partiellement ou totalement salifiée et/ou de NVP (N vinylpyrrolidone).
4/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la granulométrie du (co)polymère est inférieure à 4 mm.
5/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'eau contient moins de 200g/l, préférentiellement moins de 100 g/1 de sel.
6/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le (co)polymère est réticulé avec 100 à 6000 ppm d'au moins un agent réticulant choisi dans le groupe comprenant les composés acryliques, allyliques, vinyliques.
7/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'eau et ou le (co)polymère superabsorbant gonflé est mélangée avec des composés améliorant le pouvoir d'extinction l'eau additivée. choisis dans le groupe comprenant phosphate, bicarbonate, urée. 8/ Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on prépare le (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé dans une zone hors incendie puis on le transporte et on l'injecte sous pression. 91 Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé est injecté en tête de puits, dans des forages verticaux ou verticaux horizontaux ou dans les fissures de surface.
10/ Installation mettant en œuvre le procédé objet de l'une des revendications 1 à 9 et comprenant :
- un moyen de stockage du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de dosage du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de dosage de l'eau,
- un moyen de mélange de l'eau et du (co)polymère superabsorbant,
- un moyen de pompage du (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé obtenu,
un moyen d'injection du (co)polymère superabsorbant partiellement ou totalement gonflé dans le puits de mine. 1 1/ Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le moyen de mélange de l'eau et du (co) polymère superabsorbant se présente sous la forme de deux cuves successives, permettant un gonflement continu et homogène du (co) polymère superabsorbant.
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