JP2005516140A - 炭鉱表面のダスティング方法 - Google Patents

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Abstract

炭鉱内の露出した岩肌をストーンダスティングするための組成物は、石灰岩じん、発泡剤および水を含む。

Description

発明の詳細な説明
背景技術
地下の炭鉱内では、露出した岩肌のストーンダスティングを用いて、採鉱工程中で発出する炭塵およびメタンガスの発火により引き起こされる火災を防止し、および抑制する。ストーンダスティングは、細粒の石灰岩じんで、鉱山表面をコーティングすることを含む。ダストは鉱山の壁に付着し、鉱山内での未採鉱の石炭の露出した表面に沿って、火の伝播を防止する。鉱山内で炭塵およびガスが発火した場合には、爆発および火災の衝撃が、ゆるく付着したダストを鉱山の表面から落とし、石灰岩じん−エアサスペンションを生み出し、火炎の伝播を抑制し、火災を消火する。
伝統的なストーンダスティングにおいては、ゆるくて、不十分な粘着性で、ほこりっぽい不活性な材料を鉱山の壁表面および天井に適用する。炭じん爆発の場合には、材料は、衝撃により鉱山の空気中に容易に浮遊する。伝統的なストーンダスティング工程は、一般的にほこりっぽく、無駄が多い。ストーンダストが適用される間、鉱山の空気中に過剰量の呼吸可能なダストが発出するため、換気エリアの作業員を避難させなければならない。避難は、鉱山が稼働できる総時間を減少させる。伝統的な慣習では、ダストは“フリンガー”（flingers）により適用される。この方法では、充分な量のダストが鉱山の表面に付着せず、典型的には、床に落下して濡れてその結果不活性となり、材料の限られた量だけが有効に壁および天井に残存している。
当該業界において必要なことは、空気中に漂う無駄の多い過度のダストが発生するという有害な副次的な影響を伴わずに、地下における炭鉱の火災および爆発を防止し抑制するための、炭鉱表面のダスティング方法である。
発明の概要
本発明は、細粒の鉱物ダスト、例えば、石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、または細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物から得られ、泡に懸濁している細粒の鉱物ダストと少量の水からなる発泡剤の凝集性を利用する。
乾燥鉱物ダストは、泡とブレンドされ、高度に小胞状であるが、粘着性で、鉱山の壁表面および天井に対して、発泡体として汲み上げ、およびスプレーするのに充分に流動的な材料体を製造する。発泡材料は、スプレーデバイスで適用し、発泡体が表面に付着するのを可能とする。材料の低い密度のため、材料を、適用に適切な如何なる厚さにも積み上げることができる。
本発明の重要な利点は、適用中に過度の空気中に漂うダストを発生させないことで、したがって、適用中にエリア内の作業員を避難させる必要性を排除することである。該工程は、通常のストーンダスティングよりもより清浄で無駄がより少ない。適用後、低い含水量が発泡体中の水の蒸発を可能とし、結果的に微細で、不十分な粘着性で、容易に振りかけられる小胞状材料の乾燥体となり、伝統的なストーンダスティング慣習で用いられる乾燥ダストと同様な性質を有する。
ある態様においては、本発明は、石灰岩じん、発泡剤および水を含む発泡材料を含む。
他の態様においては、本発明は、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の材料のダストを含む発泡材料、発泡剤および水を含む。
他の態様においては、本発明は、石灰岩じん、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加剤を含む乾燥粉末体を含む。
他の態様においては、本発明は、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の材料のダスト、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加剤を含む乾燥粉末体を含む。
他の態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、発泡剤および水を含む発泡混合物を提供すること、空気を発泡混合物に含ませて泡を製造すること、泡と石灰岩じんとを組み合わせ発泡材料を形成すること、および発泡材料を鉱山表面に適用すること、の段階を含む。
他の態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、発泡剤および水を含む発泡混合物を提供すること、空気を発泡混合物に含ませて泡を製造すること、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の材料のダストと泡とを組み合わせ発泡材料を形成すること、および発泡材料を鉱山表面に適用すること、の段階を含む。
他の態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、石灰岩じん、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること、乾燥粉末体を水と混合し、発泡材料を形成させること、および発泡材料を鉱山表面に適用することを含む。
他の態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、または細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の材料のダスト、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること、乾燥粉末体を水と混合し、発泡材料を形成させること、および発泡材料を鉱山表面に適用することを含む。
更なる態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、石灰岩じん、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること、乾燥粉末体を水と混合し、発泡材料を形成させること、および発泡材料を湿潤表面に適用することを含む。
更なる態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種の材料のダスト、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること、および乾燥粉末体を湿潤表面に適用することを含む。
他の態様においては、本発明は、炭鉱表面にダスティングする方法を含み、該方法は、発泡剤および水を含む発泡混合物を提供すること、空気を発泡混合物に含ませて泡を製造すること、泡と、不水溶性で不燃性の火災抑制ダストとを組み合わせ発泡材料を形成すること、発泡材料を鉱山表面に適用すること、の段階を含む。
本発明のある態様において、本発明の方法での使用に好適な発泡剤は、乾燥粉末または液体であり、アルカノールアミド、アルカノールアミン、アルキルアリールスルホネート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックコポリマー、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪酸のカルボキシレート、脂肪酸のエトキシレート、脂肪酸のスルホネート、脂肪酸の硫酸塩、脂肪アルコールの硫酸塩エステル、脂肪アルコールエトキシレートの硫酸塩エステル、例えばラウリルエーテル硫酸塩、界面活性剤を含むフルオロカーボン、オレフィンスルホネート、オレフィン硫酸塩、加水分解されたタンパク質、およびそれらの混合物を含むことができる。好ましい乾燥発泡剤は、Stepan, Inc., Northfield, Illinoisから商標BIO-TERGE（登録商標）である、固体状のα−オレフィンスルホネートである。好ましい液体発泡剤は、Master Builders Inc., Cleveland, OhioからRheocell（登録商標）である。
本明細書中、鉱山に言及する場合、それは採掘場を含むことを意味する。
本発明の詳細な説明
本発明は、泡、および石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱（ダスト）、およびそれらの混合物のダストを用いて、発泡材料を形成するための方法を提供するだけでなく、鉱山での火災を予防および抑制するための新規な発泡材料を提供する。さらに、本発明は、鉱山表面にダスティングする方法を提供し、発泡材料を鉱山表面に付着することを可能にするスプレー装置で、発泡材料を適用することにより、火災および爆発を予防および抑制する。
本発明の一つの態様は、石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物のダスト、発泡剤、および水を含む発泡材料を鉱山表面にスプレーする方法であり、該方法は、発泡剤を活性化し予め泡を形成すること、予め形成された泡を石灰岩ダストに混合器中で加えること、混合物をスプレーノズルに搬送すること、それはポンピングまたは圧空搬送により達成され、および発泡材料を鉱山表面にスプレーすることを含み、ここで発泡材料は、鉱山の鉱山表面に付着し、および乾燥しているかまたは水分を喪失して、多孔性コーティングを形成する。
本発明の方法での使用に好適な発泡剤は、乾燥粉末でも液体でもよく、および
アルカノールアミド、アルカノールアミン、アルキルアリールスルホネート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックコポリマー、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪酸のカルボキシレート、脂肪酸のエトキシレート、脂肪酸のスルホネート、脂肪酸のスルフェート、脂肪族アルコールのスルフェートエステル、脂肪族アルコールエトキシレートのスルフェートエステル、例えば、ラウリルエーテルスルフェート、界面活性剤を含有するフルオロカーボン、オレフィンスルホネート、オレフィンスルフェート、加水分解されたタンパク質、およびそれらの混合物を含むことができる。好ましい乾燥発泡剤は、Stepan, Inc., Northfield, Illinoisから商標BIO-TERGE（登録商標）である、固体状のα−オレフィンスルホネートである。好ましい液体発泡剤は、Master Builders Inc., Cleveland, OhioからRheocell（登録商標）である。発泡剤に対する水の希釈比率は、一般的に、２０：１（水中で約４．７６％の発泡剤）から６０：１（約１．６４％）であるが、好ましくは２５：１（約３．８％）から３５：１（約２．８％）である。希釈比率は、発泡剤組成物の性質に関連して変化するもので、典型的な使用、および発泡ダストの最終使用特性により決定される。したがって、発泡剤に対する水の希釈率は、上記のものより大幅に大きくなることもある（例えば、特定の発泡剤に対する水の希釈比率は、千単位であることもある）。
本発明によるアルカノールアミド発泡剤は、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明によるアルカノールアミン発泡剤は、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明によるアルキルアリールスルホネート発泡剤は、制限はしないが、アリール基、および１２〜２０個の炭素原子のアルキル基を有するものを含む。
本発明によるポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックコポリマー発泡剤は、制限はしないが、各々のブロックに１０〜２０ユニットを含むものを含む。
本発明によるアルキルフェノールエトキシレート発泡剤は、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子のアルキル基を有するものを含む。
本発明による脂肪酸カルボキシレート発泡剤は、制限はしないが、脂肪酸部位が１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による脂肪酸エトキシレート発泡剤は、制限はしないが、エトキシレート基の数が１０〜２０であり、および脂肪酸部位が１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による脂肪酸スルホネート発泡剤は、制限はしないが、脂肪酸部位が１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による脂肪酸スルフェート発泡剤は、制限はしないが、脂肪酸部位が１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による脂肪族アルコールスルフェートエステル発泡剤は、制限はしないが、脂肪族アルコール部位が１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による脂肪族アルコールエトキシレートスルフェートエステル発泡剤は、制限はしないが、エトキシレート基の数が１０〜２０であり、脂肪族アルコール部位は１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による界面活性剤を含有するフルオロカーボン発泡剤は、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子を有し、１つまたは２つ以上のＣＨ２部位は、ＣＦ２部位により置換されるものを含む。
本発明によるオレフィンスルホネート発泡剤は、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子を有する。好ましくは、本発明で用いられるオレフィンスルホネートは、α―オレフィンスルホネートである。
本発明によるオレフィンスルフェートは、制限はしないが、１２〜２０個の炭素原子を有するものを含む。
本発明による加水分解されたタンパク質発泡剤は、制限はしないが、タンパク質の加水分解の誘導体化生成物を含む。タンパク質の相対的分子量は、セメント混合物に発泡作用をもたらす如何なる分子量でもよい。好ましくは、相対的分子量範囲は、１０，０００〜５０，０００である。好ましい加水分解されたタンパク質は、加水分解されたゼラチン、加水分解されたコラーゲン、血液由来の加水分解されたタンパク質である。例として、加水分解されたゼラチンを制限はしないが、Milligan&Higgins（Johnstown,New York）からＴＧ２２２がある。
他の材料（鉱物を含む）が、本発明のダスト成分として、石灰岩の代わりに用いられ、充填物または石灰岩のための代替物を含むことができる。本発明に含ませるダストに用いることができる材料を制限はしないが、例は、白雲石、マグネサイト、マーブル、クラスＦ細粒炭シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非肥大性粘土、鉱山尾鉱、およびそれらの混合物である。これらの材料、または鉱物は好ましくは、水溶解性、不燃性であり、および不活性の有機または無機塩を含むことができる。ダストは挙げられた成分の混合物から成ることもできる。これらの粉体またはダストは、実質的に泡の安定性に影響せず、最終的な発泡材料を製造する乾燥粉末に加えられる。これらのダスト材料は、安定な液体発泡体を形成させるために、泡に容易に含ませられることを特徴とする。液状体は少量の水と共に適用することができ、乾燥して、火災および爆発の抑制に必要な乾燥空気分散性粉末に戻される。
さらに、火災予防および本発明の抑制特性を阻害しない他の如何なる添加剤も加えることができる。これらは、乾燥ダスト材料を予め湿らせること、または水に浸すことを促進する分散剤を含むことができる。
発泡ダスト材料の密度は、一般的に、１２lb./立方フィート（１９２．２kg/m3）〜６０lb./立方フィート（９６１．１kg/m3）であり、好ましくは、２５lb./立方フィート（４００kg/m3）〜３５lb./立方フィート（５６０kg/m3）である。
泡キャリアを利用してダストを適用することの利点は、例えばスプレーデバイスを用いることなどにより泡材料を送るとき、泡体が鉱山表面に付着するのを可能とし、所望の厚みが達成されるまで多層の適用を可能とすることである。付加的に、適用中に過度のダストは発生せず、それにより場合によっては工程中に鉱山から避難する必要がなくなる。発泡材料は、８重量％〜４０重量％、好ましくは１０重量％〜１５重量％の含水量を示す。実際のダストの含有量は、予め発生させた泡のダストへの添加割合、予め発生させた泡の密度、および泡を発生させる前の発泡剤の希釈割合状態いかんによる。適用後、低い水の含有量は、水の迅速な蒸発を可能とし、微細で、部分的に粘着性の小胞状材料の容易に振りかける乾燥体になる。
石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物のダストは、予め発生させた泡と共に、鉱山の地下ステーションで混ぜ合わせることができる。発泡材料を形成させるために、混合物は可動式タンクで混ぜ合わされる。タンクの底は、乾燥粉末と共に泡を混ぜ合わせるのに必要な混合作用を提供する、セグメント化されたオーガースクリュー（auger screw）でもよい。好ましくは、均一な発泡材料として粉末を泡と混ぜ合わせるまで、乾燥粉末に予め発生された泡を混ぜ合わせるパドルミキサー（paddle mixer）を用いることができる。
可動式タンクは地下で移動することができ、ダスティング作用が必要な鉱山内の接近できるエリアに位置することができる。一旦、鉱山内で適用のために位置させると、可動式タンク上または近くのポンプは、ホースおよびノズルを通して発泡混合物を、鉱山内の壁および天井の適用する場所に汲み上げるために用いられる。泡構造のいくつかは、壁との衝撃で消失している。発泡材料の低い含水量のために、泡構造の消失が、レオロジー性硬化を助長し、粘着性にし、および表面との付着を助長し、および発泡材料の所望の厚さに蓄積することを可能にする。ノズルからスプレーされる発泡材料の速度は、適用される発泡材料の泡構造を完全に破壊するほど大きくすべきでなく、爆発および鉱山火災の場合に、発泡材料の性能に必要な性質を維持するために、ゆるくて、フワフワした泡構造の保持を可能とすべきである。
加えて、一つの場所以外に発泡材料を適用すべきである場合、材料は最初の場所で作ることができ、鉱山内でステーションに汲み上げることができる。そこでは、鉱山で長い距離を大きいタンクで材料を移動させなくとも、材料は必要に応じて使用のために保有することができる。
例として、制限はしないが、発泡材料は、発泡材料を空気適用ノズルに汲み上げる連続式キャビティーポンプ（cavity pump）により適用することができる（低速度ショットクリートおよび修復のために用いられるノズルなど）。空気適用ノズルは、発泡材料がノズルに入ったときに、発泡材料の流れを中断する傾向がある。このノズルの使用は、鉱山表面への発泡材料の充分な適用を可能にする。発泡材料は、付加的に“エアレスシステム”を用いて適用することができる。エアレスシステムの最も単純な形態は、ノズルの削除、および発泡材料を適用するために、連続式キャビティーポンプにより作り出される圧力だけに依存することである。
一つの態様では、発泡材料を鉱山表面にスプレーするために、発泡材料をショットクリート工程から適応させる。本明細書は、ショットクリート工程を、例示目的として記載しているが、本発明は、発泡材料を適用ポイントに運び、および鉱山表面にスプレーすべき如何なる適用にも応用できる。
本発明の他の態様では、予め発生された泡がミキサーに加えられ、ミキサーが動き始める方法が提供される。ミキサーが回転する間、ダストは予め発生された泡に加えられ混ぜ合わされる。更なる予め発生された泡が加えられ、石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物のダストを含む粘着性発泡材料を製造し、汲み上げられ得る。
他の態様では、石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物のダストを含有する乾燥粉末体が用いられる；微量の乾燥粉末発泡剤（好ましくは、粉末体の乾燥重量により、０．０５％〜０．５％）およびダストと反応し水との接触で、ガスを発生する添加剤（好ましくは、粉末体の乾燥重量により、０．２５％〜１．０％）。乾燥粉末体は、湿った表面（水で覆われた鉱山表面など））にスプレーすることができ、または水と共に鉱山表面にスプレーすることもできる。乾燥粉末が水と混合されると、乾燥粉末体は泡立ち、発泡材料を作り出す。制限はしないが、例として、水に加えると弱酸性溶液になり、および石灰岩の炭酸塩、または他のダスト材料と反応して発泡のためのガスを発生する、如何なる水溶性添加剤もダストまたは乾燥粉末として乾燥粉末体に加えることができる。
更なる態様には、石灰岩、白雲石、マグネサイト、クラスＦ細粒炭、シリカ・フューム、石膏、無水石膏、非膨張性粘土、細粒の鉱山尾鉱、およびそれらの混合物のダスト；微量の乾燥粉末発泡剤；およびダストと反応し少量のガスを発生する添加剤を含有する乾燥粉末体が用いられる。一つの態様には、ダストを含有する発泡材料は、適用の前にミキサー中で発生する。他の態様には、特殊化したノズルは、乾燥体粉末材料を空気圧でノズルに送ることを可能とし、インライン（inline）ミキサーは乾燥粉末で水を混合し、それにより泡立ちが開始し、および生成する発泡材料を表面上にスプレーする。特殊化したノズルの例として、制限はしないが、Pump Haus, Dallas, Texasから商業的に入手可能な長いショットクリートノズルが用いられ、それは材料の水との充分な混合を提供し、ノズル内での乾燥粉末体の形成を可能にする。
本発明のある態様を記載する以下の例により本発明を理解することができるが、本発明を制限する意図はない。
例１
材料は、水が加えられていない乾燥粉状石灰岩（標準的原材料）から構成されていた。予め発生させた泡は、ベンチトップ（bench-top）発生器中で、Rheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の４％水溶液から製造され、Hobart（登録商標）ミキサー中の石灰岩に、ミキサーが回転している間、１５秒間で加えた。泡は乾燥粉状石灰岩に成型され、こてで広げられる材料の粘着性発泡体を形成した。発泡材料はエアーガンを用いて岩肌にスプレーされた。
発泡材料は乾燥すると、ほこりっぽく、非粘着性で、および粉末状になったが、垂直または逆さの表面に付着した。材料が乾燥したとき、材料が、乾燥状態で適用された岩粉として、配置済みの材料に期待されるものと同様であることが確認された。泡中の水（１７質量％〜１８質量％）が蒸発し、岩肌に付着し、容易に振りかけられる粉状石灰岩の比較的緻密で粘着性のある層を形成した。
例２
水が加えられていない乾燥粉状石灰岩（標準的原料）が、パドルミキサー中に置かれた。水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の５％水溶液から形成され、予め発生させた泡は、パドルミキサー中の材料に、ミキサーが回転している間、３０秒間に数段階で加えた。泡は乾燥粉状石灰岩に成型され、材料の粘着性発泡体（発泡材料）を形成した。発泡材料は、空気適用ノズルで連続式キャビティーポンプを用いて汲み上げ、低圧速度でスプレーした。
材料は２９．６ポンド／立方フィート（４７４kg/m3）の密度を有し、こてで広げられることが確定した。付加的に、発泡材料は低圧でスプレーされ、乾燥したときに“泡類似”の多孔性構造を保持し、適用されるボード（board）またはショットクリート表面に付着する発泡材料の１インチ(2.54cm)厚の層をつくった。発泡材料が乾燥すると、ほこりっぽく、非粘着性で、および粉末状になったが、垂直または逆さのボード表面に付着した。このテストは、予め発生させた泡が、石灰岩ダストを鉱山の壁および天井表面に適用するのに有用なキャリアであることを示した。
例３
水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の５％水溶液から形成され、予め発生させた泡はミキサーに加えられ、ミキサーが動き始めた。ミキサーが回転している間、石灰岩じんを泡に加え混ぜ合わせた。Rheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の５％水溶液から形成され、予め発生させた更なる泡は、粉状石灰岩の粘着性体を製造するために加えられ、連続式キャビティーポンプまたは容積移送式ポンプで汲み上げた。
発泡材料は、２８．２８ポンド／立方フィート（４５３kg/m3）の密度を有し、低圧でスプレーされ、乾燥したときに“泡類似”の多孔性構造を保持し、適用されるボードまたはショットクリート表面に付着する発泡材料の１インチ(2.54cm)厚の層をつくった。多孔性発泡材料が乾燥すると、ほこりっぽい層が適用後約１時間以内で表面に形成した。発泡材料は、例２の結果と同じ結果、すなわち、垂直、水平、および頭上の表面への優れた付着性、および部分的に粘着性の状態であるものの、振りかける能力を示す。付加的に、発泡材料をスプレーしたときに、材料が手で適用された石灰岩じんより、ほこりっぽくないことが観察された。
例４
５０ポンド（２２．６ｋｇ）の乾燥した、石灰岩じんをパドルミキサー中に置いた。水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の２．５％水溶液から形成され、予め発生させた泡は、パドルミキサー中の材料に、ミキサーが回転している間、３０秒間に数段階で加えた。泡は石灰岩じんに成型され、粘着性で、ペーストのような粘度を有する材料の発泡体（発泡材料）を形成した。発泡材料は、先の例のように、空気適用ノズルで連続式キャビティーポンプを用いて汲み上げて置かれ、発泡材料をスプレーした。
発泡材料は、例１、２および３（４％〜５％発泡剤）の５２ポンド／立方フィート（８３２kg/m3）より高い密度を有し、乾燥させるのにより時間がかかった。しかしながら、発泡材料は、注いで汲み上げることができた。それは、低圧でスプレーされ、乾燥すると多孔性構造を保持し、適用されるボードまたはショットクリート表面に付着する発泡材料の１インチ（２．５４ｃｍ）厚の層をつくった。発泡材料の適用中、ポンプは、先の例（１、２および３）で観察される以上に作動し、ノズル中で発熱した。これは、発泡剤の増加された希釈性（２．５％）によるものであり、結果としてより高い密度を有する発泡材料になる。発泡材料はそれでもうまく適用され、１インチ（２．５４ｃｍ）厚の発泡材料の層をつくり、垂直、水平、および頭上の表面に付着するが、乾燥すると容易に振りかけられる粘着性多孔性構造を形成した。
例５
水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の２．５％水溶液から形成され、予め発生させた泡は、５０ポンド（２２．６ｋｇ）の石灰岩じんの添加の前に、ミキサーに加えた。石灰岩じんに成型されるときに、予め発生させた更なる泡をミキサーに加え、粘着性発泡材料をつくった。これは発泡材料中に、粘着性の液状粘度を発現させた。該発泡材料は、発泡材料をスプレーするために、先の配置のように、空気適用ノズルと共に連続式キャビティーポンプを用いて汲み上げて置かれた。
発泡材料は、例４で観察されるより小さい密度であった。発泡材料の密度は、例４の５２ポンド／立方フィート（８３２kg/m3）と比較して、４４．８ポンド／立方フィート（７１７．６３kg/m3）であった。しかしながら、それでも発泡材料は、例１、２および３の低密度で観察されるより、乾燥するのに長時間要した。発泡材料は、低圧でスプレーされ、乾燥すると多孔性構造を保持し、適用されるボードまたはショットクリート表面に付着する発泡材料の１インチ（２．５４ｃｍ）厚の層をつくった。例４のように、ポンプは、例１、２および３で観察される以上に作動し、ノズル中で発熱する結果となった。発泡材料はうまく適用され、垂直、水平、および頭上の表面に付着するが、乾燥すると容易に振りかけられる粘着性構造を形成した。
例６
５０ポンド（２２．６ｋｇ）の石灰岩じんがミキサー中に置かれた。２．８ポンド／立方フィート（４４．８kg/m3）の密度の泡を、水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の３．３％水溶液を用いて発生させ、ミキサー中の石灰岩じんに加えた。予め発生した泡を数段階でダストに加え、粘着性発泡材料を形成した。発泡材料は、重力流によりホッパーからポンプに移動し、空気適用ノズルを用いて表面（垂直な壁）に適用した。
発泡材料は、３５ポンド／立方フィート（５６０．６kg/m3）の密度、発泡材料中２０．８４重量％の含水量を有した。これは、うまく汲み上げられる発泡材料を製造したが、最適値と思われるよりも大きい含水量であった。これは、ダストに添加する前の、泡の高められた密度によるものであった。発泡材料はそれでもうまく適用され、表面（垂直な壁）に付着した。高い含水量は、発泡材料の乾燥能力に影響を与えず、粘着性多孔性構造を形成した。
例７
発泡材料を形成させるために、２．８ポンド／立方フィート（４４．８kg/m3）の密度の泡を、水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の３．３％水溶液を用いて発生させ、パドルミキサー中の５０ポンド（２２．６ｋｇ）の石灰岩じんに加えた。発泡材料は、重力流によってホッパーからポンプに搬送され、空気の助力がある場合とない場合の双方での空気適用ノズルを用いて、表面に適用した。
製造された発泡材料は、先の例（１〜６）の１３．８ポンド／立方フィート（２２１kg/m3）より低い密度を有し、発泡材料中２２．１重量％の含水量を有した。該発泡材料は、高密度ほどには、うまく流れないが、ポンプで汲み上げるには充分に流れた。空気で助力された空気適用ノズルで、発泡材料は、垂直で乾燥した表面にうまく付着した。空気の助力がないと、ノズル内で、材料が分散しづらく明確な流れとなるが、乾燥した垂直表面に付着した。材料の低密度は、材料を適用したときに、垂直表面に流れ落ちることを引き起こした。これは、発泡材料を所望の深さの層にすることを可能とし、および約１時間以内で、皮殻質で粉末状の表面を形成させるために乾燥させることを可能とした。本例で観察される低密度は、発泡材料の形成中で石灰岩じんに加えられる泡の量によるものであった。本例は、低密度であっても、発泡材料が適切に適用されることができ、容易に振りかけられる材料を形成することを示す。
例８
水中のRheocell（登録商標）３０合成発泡剤（Master Builders, Inc., Cleveland, Ohio）の３．３％水溶液から形成され、２．８ポンド／立方フィート（４４．８kg/m3）の密度を有する予め発生させた泡を、５０ポンド（２２．６kg/m3）の石灰岩じんを含有するミキサーに加えた。泡を石灰岩じんに成型し、材料の発泡体を形成した。発泡材料を汲み上げ、空気適用ノズルを用いて適用した。適用された垂直表面は水で湿っていて、湿潤条件での鉱山に存在し得る水分凝縮を真似た。
製造された発泡材料は、１７ポンド／立方フィート（２７２．３kg/m3）の密度を有し、発泡材料中２４重量％の含水量を有した。該密度は、先の例（１〜６）で見られるものより低く、それはミキサー中の石灰岩じんに添加される泡の量によるものであった。濡れた垂直表面に適用されるときでも、材料のより広い噴霧を発生させる空気で助力された空気適用ノズルを用いて、および材料のより明確な流れを発生させる空気の助力がなくとも、発泡材料はうまく付着した。この工程は、材料が適用されるとき、鉱山の運転停止を要求されないダストの許容できるレベルを発生させた。発泡材料が乾燥するのに要する時間は、適用中の表面の湿気のため、わずかに増加した。しかしながら、ほこりっぽい硬い表面の発達が、配置の約２時間以内で起こった。これは、容易にダストをつくることができる発泡材料の能力により、火災抑制の早期の可能性を可能とした。材料の比較的低い密度は、発泡ダストの流動の性質を容易には汲み上げれないものとしたが、逆に材料を表面へスプレーすることにも、または付着にも影響を与えなかった。例７で記載したように、本例は、低密度であっても、発泡材料が適切に適用されることができ、容易に振りかけられる材料を形成することを示す。
例９
石灰岩、微量の乾燥粉末発泡剤（粉末体の乾燥重量により０．１％のαオレフィンスルフォネート）、および少量の二酸化炭素を発生させるために石灰岩と反応させる微量の添加剤（粉末体の乾燥重量により０．５％のアルミニウムスルフェート）を含有する乾燥粉末体を調製した。乾燥粉末体を水に添加するとき、それは泡立って、岩肌に付着することができ、こてで適用することができる発泡材料を作り出した。このテストでは、乾燥粉末体は湿潤ボード上にスプレーされた。
乾燥粉末はボードに付着し、泡立ち始め、発泡材料のゆるくて多孔性のベニヤ（veneer）を作り出した。一旦この材料が乾燥すると、該材料は、柔らかく、粉末状で、および空気流またはショックにより容易に除去された。したがって、発泡材料は、容易に振りかけることができる粘着性コーティングとして、鉱山表面に付着することができることが示された。
当然のことながら、本発明は上記の特定の態様に限定されず、変更、修正、およびクレームにより明示される同等な態様を含む。

Claims (10)

  1. ａ）石灰岩じん
    ｂ）発泡剤、および
    ｃ）水
    を含む発泡材料。
  2. 発泡剤が、乾燥粉末発泡剤および液体発泡剤からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の組成物。
  3. 含水量が、発泡材料の８％〜４０％である、請求項１に記載の組成物。
  4. 発泡材料が、１９２．２〜９６１．１Ｋｇ／ｍ３（１２〜６０ｌｂ．／ｃｕ．ｆｔ）の密度を有する、請求項１に記載の組成物。
  5. 発泡剤がアルカノールアミド、アルカノールアミン、アルキルアリールスルホネート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドブロックコポリマー、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪酸のカルボキシレート、脂肪酸のエトキシレート、脂肪酸のスルホネート、脂肪酸のスルフェート、界面活性剤を含有するフルオロカーボン、オレフィンスルホネート、オレフィンスルフェート、加水分解されたタンパク質、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
  6. ａ）石灰岩じん
    ｂ）乾燥粉末発泡剤、および
    ｃ）水との接触でガス発生を促進する添加剤
    を含む乾燥粉末体。
  7. ガス発生添加物が、アルミニウムスルフェートおよびモノアンモニウムホスフェートからなる群から選択される請求項６に記載の組成物。
  8. 炭鉱表面のダスティング方法であって、
    ａ）発泡剤および水を含む発泡混合物を提供すること
    ｂ）空気を発泡混合物に含ませて泡を製造すること
    ｃ）泡と石灰岩じんとを組み合わせ発泡材料を形成すること
    ｄ）発泡材料を表面に適用すること
    を含む前記方法。
  9. 炭鉱表面のダスティング方法であって、
    ａ）石灰岩じん、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること
    ｂ）乾燥粉末体を水と混合し、発泡材料を形成させること、および
    ｃ）発泡材料を鉱山表面に適用すること
    を含む前記方法。
  10. 炭鉱表面のダスティング方法であって、
    ａ）石灰岩じん、乾燥粉末発泡剤、および水との接触でガス発生を促進する添加物を含む乾燥粉末体を提供すること
    ｂ）乾燥粉末体を湿潤表面に適用すること
    を含む前記方法。
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