PL167332B1 - Sposób zwiększania przepuszczalności węgla podczas wtłaczania wody - Google Patents

Abstract

1. Sposób zwiększania przepuszczalności wggla pddzzas włłacaania wdyy do wggla i podczas przepływu wody w węglu, znamienny tym, że wtłacza się wodny roztwór rozpuszczalnej soli amonowej, korzystnie chlorku amonu, w stężeniach od 0,1% do 10% wagowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania przepuszczalności podczas wtłaczania wody do węgla, co pozwala na uzyskanie większej wydajności wtłaczania stosowaniem mniejszego ciśnienia.

Wtłaczanie wody do otworów w pokładzie węgla jest często stosowane w technice górnictwa węglowego w celu zmniejszenia zagrożenia tąpnięciami lub wyrzutami gazu i węgla oraz w celu ułatwienia urabiania węgla i zmniejszenia pylenia podczas urabiania.

Obecnie w takich zabiegach stosuje się wodę lub wodne roztwory środków zmniejszających napięcie powierzchniowe. Stosowane środki są różnego rodzaju. W polskim górnictwie węglowym stosuje się niekiedy środek CABO będący mieszaniną chlorku wapnia i substancji obniżającej napięcie powierzchniowe, którego nazwa pochodzi od nazwisk twórców.

Zasadniczym celem stosowanych dotychczas dodatków do używanych roztworów jest zwiększenie zdolności zwibmnia węgla przez wodę, co jest korzystne przy zapobieganiu pylenia podczas urabiania węgla oraz korzystne zapewne przy wtłaczaniu wody do węgla przez zmniejszanie oporów wprowadzania wody do szczelinek o małych wymiarach.

Liczne badania współdziałania wody z węglem, tak prowadzone ponad 30 lat temu [R.EBond, M.Griffith, F.A.Maggs, Water in coal, Fuel 29,1950,83-93; B.G.Fish, A.B.Turski, The flow of water through coal, Coliery Enginnering 34,1957,16-10, ibidem 34,1957, 55-58], jak i wykonane współcześnie [R. Skawiński, J.Żółcińska, L.Dyrga, Permeability changes in water flow in coal, Arch.Min.Sci. 32,1987,83-93; L.Paterson, Methan drainage from coal, CSIRO, Division of Geomechanics, 1990, p.34], wskazują na silne oddziaływanie wody z węglem polegające na sorpcji wody w substancji węglowej. Cząsteczki wody są adsorbowane przez aktywne grupy powierzchniowe i tworzą związaną warstewkę wody na powierzchni substancji węglowej. Cząsteczki wody wnikają ponadto do wnętrza substancji węglowej i zmieniają tam stosunki wewnętrznych sił wiązania, co jest przyczyną pęcznienia całej substancji węglowej. Te zjawiska prowadzą do wewnętrznego pęcznienia węgla i zmniejszania przepuszczalności w przepływie wody.

Po wprowadzeniu wody do węgla, np. za pomocą wtłaczania, przepuszczalność w dalszym przepływie wody w węglu zmniejsza się w czasie, co jest przyczyną zmniejszania się wydajności wtłaczania - i konieczności stosowania większego ciśnienia.

Największe zmiany przepuszczalności zachodzą w pierwszych kilku godzinach oddziaływania wody z węglem, lub w pierwszych kilku dniach. Zmniejszenie przepuszczalności w tym czasie jest różne w węglu różnego rodzaju, zawsze jednak jest co najmniej kilkukrotne lub nawet jest kilkudziesięciokrotne. Po ustaleniu się przepuszczalności, na ogół po kilkunastu dniach, jej zmniejszenie może sięgać dwóch lub nawet trzech rzędów wielkości.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwejest znaczne ograniczenie wymienionych wad zmniejszania przepuszczalności węgla w przepływie wody, dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku.

Sposób zwiększania przepuszczalności podczaas wtłaczania wody do węgla według wynalazku polega na tym, że wtłacza się wodny roztwór rozpuszczalnej soli amonu o stężeniach od 0,1% do 10% wagowych korzystnie chlorku amonu.

Dodatek do tego roztworu substancji powierzchniowo aktywnych jest korzystny.

Najkorzystniejsze stężenie wtłaczanego roztworu chlorku amonu jest od rzędu 0,1% do 1% wagowych.

Poniżej przedstawiono przykłady wykonania wynalazku nie ograniczające jego zakresu.

Przykład. Sposób według wynalazku sprawdzano na podstawie eksperymentów w próbkach sporządzanych w laboratorium i wycinanych z pokładu węgla lub w samym pokładzie węgla.

Wyniki prowadzonych badań przedstawiono na fig. 1, na której pokazane jest zmniejszenie przepuszczalności względnej (względem przepuszczalności w przepływie azotu) podczas przepływu różnych roztworów (wodorotlenku potasu, wodorotlenku wapnia, CABO i chlorku amonu). Roztwór chlorku amonu wykazał silne działanie zmniejszające nieuniknione, wewnętrzne pęcznienie węgla z wodą.

W dalszym ciągu badano działanie tej soli w przepływach roztworów o różnym stężeniu w węglu różnego rodzaju. We wszystkich tych badaniach roztwór chlorku amonu zmniejszał efekty pęcznienia węgla z wodą nawet w małych stężeniach.

Przykładem działania roztworu chlorku amonu w stężeniu 0,2% wagowych w przepływie w węglu po poprzednim przepływie wodyjest wykres przedstawiony na fig. 2. W przepływie tego roztworu przepuszczalność zwiększyła się dwudziestokrotnie.

Wyniki licznych badań prowadzonych na próbkach wyciętych z brył węgla z różnych kopalń ilustrują fig. 3 (z kopalni Thorez) i fig. 4 (z kopalni Morcinek).

W pierwszym przykładzie (fig. 3), np. po 4 godzinach w przepływie wody przepuszczalność zmniejszyła się ośmiokrotnie, natomiast w przepływie roztworu chlorku amonu tylko sześciokrotnie. Po 10 godzinach przepływu zmniejszenie przepuszczalności w przepływie roztworu pozostało bez zmian, natomiast w przepływie wody przepuszczalność zmniejszyła się dwudziestokrotnie.

Podobne, a bardziej efektywne działanie roztworu chlorku amonu można stwierdzić w drugim przedstawionym przykładzie (fig. 4).

Ogólnie, w próbkach wyciętych z brył węgla pobranych z kopalni, przepuszczalność zmniejszyła się w przepływach wody od kilku dziesiątych % do 20 % pierwotnej przepuszczalności, natomiast w przepływach roztworu chlorku amonu w takich samych próbkach zmniejszenie przepuszczalności jest zawsze nie tak znaczne. Chlorek amonu powstrzymuje w pewnym stopniu nieuniknione w tym przypadku pęcznienie węgla w oddziaływaniu z wodą. Efekty tego powstrzymywania zależne są od fizyko-chemicznych własności substancji węglowej i od wyimarów i struktury porów - szczelin w węglu.

Roztwory chlorku amonu o użytecznych stężeniach są obojętne, nieszkodliwe dla ludzi i bardzo słabo korodujące techniczne urządzenia.

167 332

fig. 3

fg.4

fig. 1

0.4

0.3

0.1

0.0

	kN2*96mO
: HjO	0.2% NR, Cl
Ί Ί	. Z* * * . .· w
- o	Z
- %
- o : %	►
^°°°000 o “ ΤΤΤΤΤΤΤΤΓΤΤ-ΓΤΤΊΓΐ	‘ Ł, dni Γ1 η γτ r n -rr πΐ| πτιιππι

fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zwiększania przepuszczalności węgla podczas wtłaczania wody do węgla i podczas przepływu wody w węglu, znamienny tym, że wtłacza się wodny roztwór rozpuszczalnej soli amonowej, korzystnie chlorku amonu, w stężeniach od 0,1% do 10% wagowych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtłacza się roztwór z dodatkiem substancji powierzchniowo aktywnych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtłacza się roztwór chlorku amonu o stężeniu 0,1 do 1% wagowych.