PL196799B1 - Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu oraz mieszanina do rekonsolidacji górotworu - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu z wykorzystaniem dogęszczonych odpadów flotacyjnych i/lub wysokopopiołowych emulgatów stanowiących pozostałości procesu spalania, a także wodnych zawiesin zawierających drobnoziarniste minerały o uziarnieniu poniżej 2 mm, znamienny tym, że w fazie wstępnego przygotowania substratu bazowego z wykorzystaniem mechanicznych operacji jednostkowych separuje się ciała obce i zanieczyszczenia składników substratu, po czym tak przygotowane komponenty poddaje się zobojętnianiu, które prowadzi się z wykorzystaniem operacji fizyko-chemicznych aż do uzyskania komponentu ekologicznie obojętnego, do którego następnie dodaje się dodatki stabilizujące w postaci materiałów włóknistych nieorganicznych i/lub organicznych wiążących wodę, przy czym dodatki te dozuje się przy ciągłym monitorowaniu sporządzanej mieszaniny tak, aby otrzymana mieszanina uzyskała właściwości cieczy nie newtonowskiej i założoną zdolność do penetracji górotworu w zadanym z góry czasie z przedziału od jednej godziny do 48 godzin, po czym prowadzi się wstępne mieszanie tak otrzymanego produktu, który następnie przekazuje się do zbiornika buforowego, gdzie dogęszcza się go lub rozrzedza, aż do uzyskania zawartości części stałych w otrzymanej mieszaninie w granicach od 750 kg/m3 do 1100 kg/m3, wprowadza się do niej dodatki wiążące, w tym materiały o właściwościach środków puculanowych, po czym prowadzi się mieszanie końcowe, a w zależności od założonego, technologicznie dobranego czasu samozestalania mieszaniny do rekonsolidacji, uzależnionego od lokalnych warunków geologicznych, wprowadza się w etapie mieszania końcowego produkty uzyskane w etapie mieszania wstępnego, tak aby zawartość związków o charakterze soli w gotowej mieszaninie nie przekroczyła wartości 20 milimoli/100 g w skale płonnej stosowanej do rekultywacji, po czym tak uzyskaną mieszaninę podaje się grawitacyjnie do rekonsolidowanych dołowych wyrobisk górniczych.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196799 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 351009 ^{(51) Int.Cl.}

E21F 15/00 (2006.01) C09K 17/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 03.12.2001

Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu oraz mieszanina do rekonsolidacji górotworu

	(73) Uprawniony z patentu:
	Przedsiębiorstwo Handlowe-Usługowe i Produkcyjne GEPEX Sp. z o.o., Wodzisław Śląski,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
16.06.2003 BUP 12/03	(72) Twórca(y) wynalazku:
	Piotr Grzegorzek,Wodzisław Śląski,PL Wiesław Szeja,Gliwice,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik:
	Andrzej Masłowski, Kancelaria Prawa Patentowego, Autorskiego i Gospodarczego

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu z wykorzystaniem dogęszczonych odpadów flotacyjnych i/lub wysokopopiołowych emulgatów stanowiących pozostałości procesu spalania, a także wodnych zawiesin zawierających drobnoziarniste minerały o uziarnieniu poniżej 2 mm, znamienny tym, że w fazie wstępnego przygotowania substratu bazowego z wykorzystaniem mechanicznych operacji jednostkowych separuje się ciała obce i zanieczyszczenia składników substratu, po czym tak przygotowane komponenty poddaje się zobojętnianiu, które prowadzi się z wykorzystaniem operacji fizyko-chemicznych aż do uzyskania komponentu ekologicznie obojętnego, do którego następnie dodaje się dodatki stabilizujące w postaci materiałów włóknistych nieorganicznych i/lub organicznych wiążących wodę, przy czym dodatki te dozuje się przy ciągłym monitorowaniu sporządzanej mieszaniny tak, aby otrzymana mieszanina uzyskała właściwości cieczy nie newtonowskiej i zał oż oną zdolność do penetracji górotworu w zadanym z góry czasie z przedział u od jednej godziny do 48 godzin, po czym prowadzi się wstępne mieszanie tak otrzymanego produktu, który następnie przekazuje się do zbiornika buforowego, gdzie dogęszcza się go lub rozrzedza, aż do uzyskania zawartości części stałych w otrzymanej mieszaninie w granicach od 750 kg/m³ do 1100 kg/m³, wprowadza się do niej dodatki wiążące, w tym materiały o właściwościach środków puculanowych, po czym prowadzi się mieszanie końcowe, a w zależności od założonego, technologicznie dobranego czasu samozestalania mieszaniny do rekonsolidacji, uzależnionego od lokalnych warunków geologicznych, wprowadza się w etapie mieszania końcowego produkty uzyskane w etapie mieszania wstępnego, tak aby zawartość związków o charakterze soli w gotowej mieszaninie nie przekroczyła wartości 20 milimoli/100 g w skale płonnej stosowanej do rekultywacji, po czym tak uzyskaną mieszaninę podaje się grawitacyjnie do rekonsolidowanych dołowych wyrobisk górniczych.

PL 196 799 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu oraz mieszanina do rekonsolidacji górotworu ulegająca po ulokowaniu jej w wyeksploatowanych wyrobiskach górniczych samozestaleniu w optymalnie dobranym czasie.

W wielowarstwowej eksploatacji pokł adów wę gla kamiennego istotne znaczenie ma rekonsolidacja skał zawału, które stanowią strop dla warstwy niżej eksploatowanej, albowiem rekonsolidacja umożliwia eksploatację bez pozostawienia półki węglowej, co w dotychczas stosowanych rozwiązaniach należy do rzadkości.

Z polskiego opisu patentowego o numerze 175 369 jest znany sposób wykonywania podsadzki wybranej przestrzeni albo sztucznego stropu wyrobiska górniczego, zwłaszcza rumowiska skalnego nad niżej położoną warstwą pokładu węgla, bądź innego minerału. Ujawniony sposób charakteryzuje się tym, że flotacyjne odpady o ziarnach poniżej 1 mm i zawartości popiołu równej lub większej od 60% podaje się do dogęszczacza i zagęszcza do zawartości od 400 do 1200 gramów w litrze, podając je wylotem z układu zagęszczania lub odparowywania solanki do pierwszego mieszalnika, równolegle z osadami odprowadzonymi z filtra wód zasolonych wraz z solanką zagę szczoną do zawartoś ci od 40 do 2 gramów chlorków w litrze, po czym doprowadza się je jednolitej masy w pierwszym mieszalniku. Następnie tak uzyskany substrat podaje się do drugiego mieszalnika zasilanego dodatkowo równolegle zagęszczonymi odpadami ze zbiornika, osadami z filtra zasolonych wód, zagęszczoną solanką z układu zagę szczania lub odparowywania solanki i dymnicowym pyłem, bądź elektrownianych popiołów, które w drugim mieszalniku miesza się do jednakowej podsadzkowej mieszaniny i podaje się do zbiornika podsadzkowej mieszaniny równolegle z odpadowym kamieniem popłuczkowym oraz środkami przyśpieszającymi wiązanie wolnej wody w mieszaninie. Tak uzyskaną podsadzkową mieszaninę ze zbiornika podaje się do podsadzkowego leja z przyłączonym statycznym mieszadłem.

Z kolejnego polskiego opisu patentowego nr 175 396 jest znana mieszanina podsadzkowa do wypełniania pustek poeksploatacyjnych albo wykonywania sztucznego stropu, która jest transportowana grawitacyjnie w tradycyjnych, podsadzkowych instalacjach doprowadzanych do górniczych wyrobisk od podsadzkowego leja na powierzchni do wybranej przestrzeni eksploatacyjnego wyrobiska, albo skalnego rumowiska dla wykonania sztucznego stropu nad niżej leżącą warstwą pokładu. Mieszanina zawiera w swojej objętości na wlocie od podsadzkowego leja od 75% do 95% części stałych na nośniku z flotacyjnych odpadów o zawartości korzystnie powyżej 500 gramów części stałych w litrze flotacyjnych odpadów oraz substancje chemicznie wiążące wilgoć, o jednorodnej postaci i/lub składanych z kilku składników podawanych do mieszaniny, korzystnie przed wlotem do wybranej przestrzeni pokładu, proporcjonalnie do ilości podawanej mieszaniny, dla całkowitego wypełnienia wybranej przestrzeni pokładu, proporcjonalnie do ilości podawanej mieszaniny, dla całkowitego wypełnienia wybranej przestrzeni. Z kolei na wylocie do wybranej przestrzeni końcowa mieszanina zawiera powyżej 1000 gramów części stałych w litrze na nośniku z flotacyjnych odpadów, dodawanych do mieszaniny o zawartości powyżej 500 gramów na litr części stałych.

Opisana mieszanina w swojej objętości złożonej z flotacyjnych odpadów, szlamów, wody z rozpuszczonymi związkami sodu i potasu, pyłów dymnicowych oraz środków przyśpieszających zestalenie, ma od 30% do 70% poflotacyjnych odpadów i szlamów oraz solankę z rozpuszczonymi związkami chemicznymi w ilości od 70% do 30%, głównie chlorków sodu i potasu wraz z innymi substancjami zawartymi w zasolonych wodach, w tym od 0,1 do 3,0 gramów związków magnezu w litrze zagęszczonej solanki oraz 70% do 30% pyłów z elektrowni, a także od 2% do 10% środków przyśpieszających zestalanie mieszaniny podsadzkowej w wybranej przestrzeni eksploatacyjnego wyrobiska. Dodatkowo ujawniona mieszanina ma stale w swoim składzie od 0,1 do 3,0 gramów związków magnezu w litrze zagę szczonej solanki.

Z innego polskiego opisu patentowego o numerze 169 800 jest znany sposób spajania ska ł w wyrobiskach górniczych i substancja klejowa do spajania skał w wyrobiskach górniczych. Sposób spajania skał chemicznie spienianą substancją klejową zawierającą jako główny składnik żywicę formaldehydo-mocznikową w ilości od 60% do 66% suchej masy, a wolnego formaldehydu nie więcej jak 0,3%, o lepkości od 500 do 2000 mPas w temperaturze 20°C albo w temperaturze 25°C od 60 do 240 mPas oraz utwardzacz, charakteryzuje się tym, że do wlotu wysokociśnieniowej, mieszającej głowicy podaje się pod ciśnieniem od 1 do 6 MPa w ilości czterech części klejową masę, złożoną z roztworu żywicy formaldehydowo-mocznikowej od 60% do 85%, z 10% do 40% organicznego wypełniaczainhibitora w postaci skrobi oraz od 0,5% do 10% związków węglanowych w postaci rozdrobnionego

PL 196 799 B1 węglanu wapnia lub sodu. Przeciwległe lub równolegle do wlotu klejowej masy w wysokociśnieniowej, mieszającej głowicy podaje się utwardzacz w postaci roztworów kwasu fosforowego o stężeniu od 8% do 30% lub solnego o stężeniu od 2% do 10%, przy czym na wlocie do spajanej calizny substancja klejowa wraz z utwardzaczem w stosunku czterech części klejowej masy i jednej części utwardzacza jest wprowadzana pod ciśnieniem od 1 MPa do 6 MPa.

Substancja klejowa do spajania skał w górniczych wyrobiskach ma w swojej masie od 10% do 40% organicznego wypełniacza-inhibitora w postaci skrobi i od 0,5 do 10% związków węglanowych w postaci rozdrobnionego wę glanu wapnia lub sodu, najkorzystniej 20% wypeł niacza w postaci skrobi oraz 1% związków węglanowych w postaci rozdrobnionego węglanu wapnia lub sodu w roztworze żywicy formaldehydo-mocznikowej o zawartości 60% suchej masy, w tym do 0,3% wolnego formaldehydu, zaś w jednej części utwardzacza w postaci roztworu kwasów zawiera od 2% do 10% kwasu solnego, albo od 8% do 30% kwasu fosforowego.

Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu z wykorzystaniem dogęszczonych odpadów flotacyjnych i/lub wysokopopiołowych emulgatów stanowiących pozostałości procesu spalania, a także wodnych zawiesin zawierających drobnoziarniste minerały o uziarnieniu poniżej 2 mm, polega na tym, ż e w fazie wstę pnego przygotowania substratu bazowego z wykorzystaniem mechanicznych operacji jednostkowych separuje się ciała obce i zanieczyszczenia składników substratu, po czym tak przygotowany komponent poddaje się zobojętnianiu, które prowadzi się z wykorzystaniem operacji fizyko-chemicznych aż do uzyskania komponentu ekologicznie obojętnego, do którego następnie dodaje się dodatki stabilizujące w postaci materiałów włóknistych nieorganicznych i/lub organicznych wiążące wodę, przy czym dodatki te dozuje się przy ciągłym monitorowaniu sporządzanej mieszaniny tak, aby otrzymana mieszanina uzyskała właściwości cieczy nie newtonowskiej i założoną zdolność do penetracji górotworu w zadanym z góry czasie z przedziału od jednej godziny do 48 godzin. Następnie prowadzi się wstępne mieszanie tak otrzymanego produktu, który przekazuje się do zbiornika buforowego, gdzie dogęszcza się go lub rozrzedza aż do uzyskania zawartości części stałych w otrzymanej mieszaninie w granicach od 750 kg/m³ do 1100 kg/m³, wprowadza się do niej dodatki wiążące, w tym materiały o właściwościach środków puculanowych, po czym prowadzi się mieszanie końcowe, a w zależności od założonego, technologicznie dobranego czasu samozestalenia mieszaniny do rekonsolidacji, uzależnionego od lokalnych warunków geologicznych, wprowadza się w etapie mieszania końcowego produkty uzyskane w etapie mieszania wstępnego, tak aby zawartość związków o charakterze soli w gotowej mieszaninie nie przekroczyła wartości 20 milimoli/100 g w skale płonnej stosowanej do rekultywacji. Tak uzyskaną mieszaninę podaje się grawitacyjnie do rekonsolidowanych dołowych wyrobisk górniczych.

Mieszanina do rekonsolidacji górotworu według wynalazku stanowi ekologicznie obojętną zawiesinę o właściwościach cieczy nie newtonowskiej zdolną do transportu w rurociągach i jest wytworzona na bazie emulgatu popiołowo-wodnego zawierającego drobnoziarniste substancje stałe, korzystnie w postaci pozostałości z procesów przeróbki węgla. Emulgat popiołowo-wodny zawiera zawiesiny mineralne o zagęszczeniu około 500 g/l w ilości 50% wagowych oraz wysokopopiołowe pozostałości paleniskowe w ilości 27% wagowych. Składnikiem mieszaniny są także środki puculanowe w iloś ci do 3% wagowych, korzystnie cement, natomiast ogólna ilość dodatków stabilizują cych wiążących wodę nie przekracza 20% wagowych.

Korzystnym jest, jeśli dodatkami stabilizującymi są materiały włókniste nieorganiczne i/lub organiczne, takie jak azbest i azbestopochodne, wełna mineralna, włókno szklane, poliester albo poliamidy, bądź inne substancje ekologicznie obojętne.

Zaletą sposobu otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu według wynalazku jest to, że wszystkie szkodliwe substancje wchodzące w skład mieszaniny są neutralizowane na powierzchni zakładu górniczego i dopiero będąc ekologicznie obojętnymi komponentami są wykorzystywane jako dodatki do materiałów podsadzkowych służących do rekonsolidacji górotworu. Po ulokowaniu rekonsolidatu w wyeksploatowanych wyrobiskach górniczych następuje całkowita zamiana zgromadzonych w rekonsolidowanym wyrobisku wód dołowych poprzez ich wyparcie i zastąpienie materiałem stałym podnoszącym jednocześnie wytrzymałość mechaniczną górotworu w wyniku tego, że mieszanina użyta do rekonsolidacji górotworu ulega po pewnym czasie samozestaleniu bez wydzielania wody, a jej struktura przypomina po samozestaleniu strukturę gazobetonów. Mieszanina według wynalazku odznacza się dużą zdolnością penetrowania zwałowiska oraz szczelnego wypełniania wybranych przestrzeni, a jej parametry odpowiadają wymogom stawianym przez normy branżowe materiałom do podsadzki hydraulicznej. Mieszanina posiada konsystencję zbliżoną do konsystencji zaprawy

PL 196 799 B1 murarskiej, przez co ma zdolność oblepiania ziaren kruszywa używanego do rekultywacji oraz do sklejania zdegradowanego górotworu.

Korzystną cechą mieszaniny według wynalazku jest jej całkowita odporność na działanie kopalnianych wód dołowych, a w szczególności odporność na wypłukiwanie z niej substancji i związków szkodliwych. Mieszanina według wynalazku może być używana do podsadzania eksploatowanych ścian, komór i wnęk, do wytwarzania sztucznego stropu w przypadku eksploatacji grubych pokładów na warstwy, na podsadzkę, warstwami z góry w dół, do wypełniania starych zrobów, do wypełniania wyrobisk chodnikowych, przez które ma przejść front ścianowy, a także do wypełniania likwidowanych wnęk, szybów i temu podobnych.

Mieszanina według wynalazku znajduje również zastosowanie w profilaktyce przeciwpożarowej, jak i przy likwidowaniu ognisk pożarowych w podziemiach kopalń. Jeszcze innym przykładem zastosowania mieszaniny według wynalazku jest jej wykorzystanie do likwidowania zrobowych przepływów powietrza.

Przykłady realizacji wynalazku

P r z y k ł a d I

Mieszanina do rekonsolidacji górotworu według wynalazku mająca postać emulgatu popiołowo-wodnego składa się z odpadów flotacyjnych o zagęszczeniu około 500 g/l w ilości 50% wagowych, wysokopopiołowych pozostałości paleniskowych w ilości 27% wagowych, środka puculanowego w postaci cementu 250 w ilości do 3% wagowych oraz dodatku stabilizującego wiążącego wodę w postaci odpadów azbestowych w ilości 20% wagowych.

P r z y k ł a d II

Mieszanina do rekonsolidacji górotworu według wynalazku mająca postać emulgatu popiołowo-wodnego składa się z odpadów flotacyjnych o zagęszczeniu około 500 g/l w ilości 55% wagowych, wysokopopiołowych pozostałości paleniskowych w ilości 22% wagowych, środka puculanowego w postaci cementu 250 w ilości do 3% wagowych oraz dodatku stabilizującego wiążącego wodę w postaci odpadów azbestowych w ilości 20% wagowych.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania mieszaniny do rekonsolidacji górotworu z wykorzystaniem dogęszczonych odpadów flotacyjnych i/lub wysokopopiołowych emulgatów stanowiących pozostałości procesu spalania, a także wodnych zawiesin zawierających drobnoziarniste minerały o uziarnieniu poniżej 2 mm, znamienny tym, że w fazie wstępnego przygotowania substratu bazowego z wykorzystaniem mechanicznych operacji jednostkowych separuje się ciała obce i zanieczyszczenia składników substratu, po czym tak przygotowane komponenty poddaje się zobojętnianiu, które prowadzi się z wykorzystaniem operacji fizyko-chemicznych aż do uzyskania komponentu ekologicznie obojętnego, do którego następnie dodaje się dodatki stabilizujące w postaci materiałów włóknistych nieorganicznych i/lub organicznych wiążących wodę, przy czym dodatki te dozuje się przy ciągłym monitorowaniu sporządzanej mieszaniny tak, aby otrzymana mieszanina uzyskała właściwości cieczy nie newtonowskiej i założoną zdolność do penetracji górotworu w zadanym z góry czasie z przedziału od jednej godziny do 48 godzin, po czym prowadzi się wstępne mieszanie tak otrzymanego produktu, który następnie przekazuje się do zbiornika buforowego, gdzie dogęszcza się go lub rozrzedza, aż do uzyskania zawartości części stałych w otrzymanej mieszaninie w granicach od 750 kg/m³ do 1100 kg/m³, wprowadza się do niej dodatki wiążące, w tym materiały o właściwościach środków puculanowych, po czym prowadzi się mieszanie końcowe, a w zależności od założonego, technologicznie dobranego czasu samozestalania mieszaniny do rekonsolidacji, uzależnionego od lokalnych warunków geologicznych, wprowadza się w etapie mieszania ko ń cowego produkty uzyskane w etapie mieszania wstę pnego, tak aby zawartość związków o charakterze soli w gotowej mieszaninie nie przekroczyła wartości 20 milimoli/100 g w skale płonnej stosowanej do rekultywacji, po czym tak uzyskaną mieszaninę podaje się grawitacyjnie do rekonsolidowanych dołowych wyrobisk górniczych.
2. 2. Mieszanina do rekonsolidacji górotworu otrzymana na bazie dogęszczonych odpadów flotacyjnych i/lub wysokopopiołowych emulgatów stanowiących pozostałości procesów spalania, znamienna tym, że ma postać zawiesiny o właściwościach cieczy nie newtonowskiej, która składa się z emulgatu popiołowo-wodnego zawierającego drobnoziarniste substancje stałe o uziarnieniu poniżej 2 mm, przy czym emulgat popiołowo-wodny zawiera zawiesiny mineralne o zagęszczeniu około 500 g/l

   PL 196 799 B1 w iloś ci do 50% wagowych oraz wysokopopioł owe pozostał o ś ci paleniskowe w ilo ś ci do 27% wagowych oraz środki puculanowe, korzystnie w postaci cementu w ilości do 3% wagowych, a także dodatków stabilizujących, korzystnie w postaci materiałów włóknistych nieorganicznych i/lub organicznych, w iloś ci nie przekraczają cej 20% wagowych.
3. 3. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, że dodatkiem stabilizującym jest azbest.
4. 4. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, że dodatkiem stabilizującym są włókniny azbestopochodne.
5. 5. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, ż e dodatkiem stabilizującym jest wełna mineralna.
6. 6. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, ż e dodatkiem stabilizującym jest włókno szklane.
7. 7. Mieszanina według zastrz. 2, znamienna tym, ż e dodatkiem stabilizującym są organiczne polimery włókniste.
8. 8. Mieszanina według zastrz. 7, znamienna tym, że dodatkiem stabilizującym są poliamidy.
9. 9. Mieszanina wedł ug zastrz. 7, znamienna tym, ż e dodatkiem stabilizują cym są poliestry.
10. 10. Mieszanina według zastrz. 7, znamienna tym, że dodatkiem stabilizującym są polietery.