RU2681047C2 - Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте - Google Patents
Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681047C2 RU2681047C2 RU2017121461A RU2017121461A RU2681047C2 RU 2681047 C2 RU2681047 C2 RU 2681047C2 RU 2017121461 A RU2017121461 A RU 2017121461A RU 2017121461 A RU2017121461 A RU 2017121461A RU 2681047 C2 RU2681047 C2 RU 2681047C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- liquid
- nozzle
- combustible
- mine
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 42
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003245 working effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 32
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 18
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 16
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 13
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 11
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006123 lithium glass Substances 0.000 claims description 4
- JTDPJYXDDYUJBS-UHFFFAOYSA-N quinoline-2-carbohydrazide Chemical compound C1=CC=CC2=NC(C(=O)NN)=CC=C21 JTDPJYXDDYUJBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000011799 hole material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N lithium metasilicate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Si]([O-])=O PAZHGORSDKKUPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052912 lithium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 lithium silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/08—Rock dusting of mines; Depositing other protective substances
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности, к способу снижения газовыделения вмещающих пород в горную выработку, снижению газопроницаемости горных пород и угля, снижения газопроницаемости конструкций вентиляционных сооружений. Технический результат: снижение интенсивности газовыделения из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров, снижение газопроницаемости через борта выработки в дегазационные барьерные скважины. При проведении горных выработок по углю в зонах с повышенной природной метаноностностью пласта происходит интенсивное выделение газа метана из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров, пробуренных в угле. При проведении горных выработок по углю с повышенной природной метанообильностью применяют дегазацию угольного массива вблизи проводимой выработки с помощью барьерных или забойных дегазационных скважин. Под влиянием деформации вмещающих пород в конструкции изолирующих перемычек возникают внутренние напряжения, приводящие к разрушению материала бетона, из которого они изготовлены, в результате чего в бетоне образуются трещины, по которым происходит дренаж газов. Для снижения газовыделения из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров; нанесения герметизирующего покрытия на борта выработки для снижения подсосов в барьерные дегазационные скважины и, как следствие, увеличения эффективности работы дегазационных скважин; снижения газопроницаемости через изолирующие перемычки применяется герметизирующее покрытие из негорючего клея на основе жидкого стекла, который наносится на поверхности слоем 1-3 мм в виде капель эквивалентным диаметром не более 1000 мкм, который быстро затвердевает, образуя на поверхности газонепроницаемую, прочно сцепленную с поверхностью негорючую пленку. 3 з.п. ф-лы, 14 ил., 2 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к горной промышленности, к способу снижения газовыделения вмещающих пород в горную выработку, снижению газопроницаемости горных пород и угля, снижения газопроницаемости конструкций вентиляционных сооружений.
При проведении горной выработки происходит газовыделение (метановыделение) из обнаженного пласта угля и отбитого угля. Газовыделение из обнаженного пласта происходит через поры и трещины как в самом угле, так и в прилегающих горных породах. Выделение газа происходит также из шпуров, пробуренных по углю для установки анкеров конструкции крепления бортов и кровли выработки. Газовыделение (метановыделение) зависит от природной метаноностности пластов угля и характеризуется величиной количество (объем) метана, содержащегося в массовой или объемной единице полезного ископаемого и горной породы в свободном и сорбированном состоянии, м3/т с.б.м. (сухой беззольной массы); м3/т; м3/м3. Интенсивность газовыделения это количество (объем) газа, выделившегося из единицы объема, веса, поверхности, длины в единицу времени, м3/(м3⋅мин.); м3/(т⋅мин.); м3/(м2⋅мин.); м3/(м⋅мин.); м3/(м2⋅сут.); м3/(м⋅сут.) (п.1 Приложения №1 к «Инструкции по дегазации угольных шахт», утвержденной приказом Ростехнадзора N 679 01.12.2011).
Согласно требованиям приложения №4 к «Инструкции по дегазации угольных шахт», утвержденной приказом Ростехнадзора N 679 01.12.2011: «Дегазация угольного массива вблизи проводимой выработки осуществляется с помощью барьерных или забойных и барьерных скважин. Барьерные скважины бурятся из камер под углом 3-5° к оси выработки. Длина скважин до 100-150 м. Расстояние между камерами на 15-20 м меньше длины скважин, устья скважин располагаются на расстоянии 2-2,5 м от стенки выработки». Согласно требованиям пункта №136 «Инструкции по дегазации угольных шахт» для снижения подсосов воздуха в подземные скважины применяются герметизирующие покрытия, наносимые на стенки выработки.
При работе угольной шахты необходимо выполнять работы по повышению герметичности изолирующих перемычек и прилегающих поверхностей горных выработок, постоянно контролировать герметичность вентиляционных сооружений и оперативно выполнять их качественный ремонт, при этом материалы для ремонта изолирующих перемычек должны быть негорючими и взрывопожаробезопасными п. 41; п. 42; п. 65; п. 66; п. 67 "Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах", утверждена приказом Ростехнадзора от 28.11.2014 N 530.
Из существующего уровня техники и технологии известно целое направление в проектировании и производстве негорючих строительных материалов - негорючих неорганических клеев. К этой группе материалов относятся клеи на основе жидкого стекла натриевого или калиевого. Особенностью клеев на основе жидкого стекла является большое количество отвердителей в взаимодействии которых с жидким стеклом происходят химические реакции, в результате которых, по данным из разных источников, происходит коагуляция растворов натриевого жидкого стекла Na2O(SiO2)n и калиевого жидкого стекла K2O(SiO2)n (где n - характеризует отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочи) с образованием коллоидного кремнезема, который затвердевает и связывает наполнитель. В главе 4 книги «Жидкие самотвердеющие смеси» авторов Барсук П.А. Лясс A.M. М.: Машиностроение 1979 год. - 255 с, ил. подробно представлены физико-химические процессы твердения жидких стекольных смесей с различными отвердителями, представлены результаты исследований свойств различных отвердителей. Даны составы смесей для изготовления форм в металлургическом производстве, представлены исследования применения отходов производств для использования в качестве отвердителей жидкого стекла. Одним из самых доступных и изученных, с точки зрения протекающих физико-химических процессов, в этой книге представлен отвердитель жидкого стекла двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2. При применении отвердителя двухкальциевого силиката 2CaO⋅SiO2 жидкое стекло затвердевает за 30-50 минут. Двухкальциевый силикат является отходом металлургического производства -саморасспыющийся шлак феррохромового производства. Одним из отвердителем жидкого стекла является также СО2.
В индустрии строительных материалов для химической промышленности в СССР был разработан материал цемент кислотоупорный кварцевый кремнефтористый по ГОСТ 5050-69. Согласно требованиям ГОСТ 5050-69 цемент кислотоупорный кварцевый
кремнефтористый представляет собой смесь тонкоизмельченного кварцевого песка и кремнефтористого натрия, которая после затворения водным раствором силиката натрия или калия (жидким стеклом) образует кислотостойкий силикатный камень. К негорючим строительным материалам относятся строительные материалы при следующих значениях параметров горючести, определяемых экспериментальным путем: прирост температуры - не более 50 градусов Цельсия, потеря массы образца - не более 50 процентов, продолжительность устойчивого пламенного горения - не более 10 секунд (п. 4, Статья 13, 123 ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»). Определение строительных материалов на категорию НГ (негорючие) выполняют по ГОСТ 57270-2016 «Материалы строительные. Методы испытания на горючесть». Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является способ: снижении интенсивности газовыделения (м3/(м2⋅мин.) или м3/(м2⋅сут.)) из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров; снижения газопроницаемости через борта выработки в дегазационные барьерные скважины, пробуренные вблизи проводимой выработки со стороны горной выработки; снижение газопроницаемости горной породы для уменьшения дренажа воздуха через целик угля между подающей воздух в шахту выработкой и другой выработкой; снижения газопроницаемости конструкции вентиляционного сооружения.
Поставленная задача решена путем напыления на поверхность угля, породы, конструкции вентиляционного сооружения слоя из жидкого негорючего неорганического клея, изготовленного на основе жидкого стекла: натриевого - водный щелочной раствор силиката натрия Na2O(SiO2)n; калиевого - водный щелочной раствор силиката калия K2O(SiO2)n; литиевого - водный щелочной раствор силиката лития Li2O(SiO2)n или их смесей, где где n - характеризует отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочи, с наполнителями из негорючих горных пород и отвердителями жидкого стекла. Напыление выполняется: с использованием сжатого воздуха; с использованием сжатого воздуха и дополнительной подачей углекислого газа СО2.
Сущность изобретения. Строительные материалы, приготовленные на основе жидкого стекла обладают адгезией к углю, горным породам и строительным материалам, применяемым в угольной шахте. Жидкое стекло представляет собой водный щелочной раствор силикатов натрия, калия или лития, то есть обладает смачивающей способностью, в результате чего может проникать в микропоры угля, горных пород, строительных материалов за счет смачивания. На приобъектный склад угольной шахты поставляются компоненты для приготовления негорючего клея из жидкого стекла определенного состава в количестве необходимом для обработки поверхности горной выработки и конструкции вентиляционного сооружения определенной площади. Компоненты негорючего клея поставляются в герметичной упаковке: жидкое стекло натриевое, жидкое калиевое стекло или смеси из жидкого натриевого, калиевого и литиевого стекла - в пластиковых ведрах или бочках - массой нетто 30 кг; мелкодисперсный наполнитель для приготовления клея из негорючих горных пород с максимальной крупностью частиц 500 мкм - в пластиковых ведрах или бочках массой нетто 30 кг; компонент отвердитель для жидкого стекла: двухкальциевый силикат 2CaO⋅SiO2; портланд цемент; гексафторсиликат натрия Na2SiF6; или любой другой отвердитель жидкого стекла у которого есть определенный по времени индукционный период образования коллоидного кремнезема в жидком стекле, упакованный в герметичные пластиковые ведра или бочки массой нетто 30 кг. Компоненты для приготовления клея в герметичной упаковке доставляются по горным выработкам шахты к месту производства работ.В месте производства работ компоненты перемешиваются в специальной емкости вручную или при помощи миксера в емкости специального насоса (фиг. 1) до жидкого однородного состояния, затем полученный негорючий неорганический жидкий клей наносят на поверхность горной выработки или конструкции вентиляционного сооружения при помощи распылителя (фиг. 2) с использованием насоса (фиг. 1), или при помощи специального устройства (фиг. 4) способом напылением с использованием сжатого воздуха, или сжатого воздуха с дополнительной подачей СО2 (фиг. 3, фиг. 13).
Для достижения большей эффективности снижения газовыделения и газопроницаемости, негорючий неорганический клей напыляют несколькими слоями, каждый последующий слой напыляют после затвердевания предыдущего слоя.
Специальное устройство (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. П, фиг. 12, фиг. 13) изготавливают из металла или пластических масс. Приготовленный жидкий неорганический негорючий клей заливают в бункер 20, под действием собственного веса жидкий клей стекает в коробку 18 с установленными в ней соединительной втулкой 15, соплом 16 и насадкой сопла 17, сжатый воздух поступает по соединительной трубке 25 до клапана регулировки подачи сжатого воздуха 24, при открытии клапана 24 сжатый воздух поступает через соединительную втулку 15 в сопло 16, из сопла сжатый воздух поступает в насадку сопла 17, где сталкивается с жидким негорючим клеем одновременно разбивая его на мелкие капли, эквивалентным диаметром не более 1000 мкм, выталкивает капли клея из насадки сопла на расстояние до 1,5 м, при этом стенки бункера 20 устройства имеют наклон к геометрической оси, проходящей по центру втулки 15, сопла 16 и насадки 17 не менее 30 градусов, для того, чтобы жидкий негорючий клей поступал в коробку 18 под собственным весом при положении устройства, когда геометрическая ось, проходящая по центру втулки 15, сопла 16 и насадки 17 находится под углом 45 градусов к горизонту (см. фиг. 12).
Технический результат. Температура воздуха в выработках угольной шахты поддерживается постоянно и не может быть по требованиям п. 125 Правил Безопасности ниже +2°С. (Приказ Ростехнадзора от 19.11.2013 N550 "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила безопасности в угольных шахтах").
Негорючий клей на основе жидкого стекла с наполнителем из негорючих горных пород с максимальной крупностью частиц 500 мкм и отвердителем является негорючим и взрывопажоробезопасным материалом. Приготовление клея выполняется путем смешивания компонентов, - жидкого стекла, наполнителя и отвердителя непосредственно перед нанесением в месте производства работ, в угольной шахте. В результате смешивания клей получается жидкий с четким временем затвердевания: 10-15 минут с отвердителем из портландцемента; 30-50 минут с отвердителем из двухкальциевого силиката 2CaO⋅SiO2; 2-3 часа с отвердителем из гексафторсиликата натрия Na2SiF6. Жидкий клей наносится на поверхности путем напыления с использованием сжатого воздуха в виде капель, эквивалентный диаметр которых зависит от применяемого оборудования для напыления. Капли клея проникают и заполняют за счет адгезионных свойств жидкого стекла, микропоры, поры и трещины в открытой поверхности угля и породы, заполняют шпуры для установки анкеров, трещины и неровности в поверхности конструкции вентиляционного сооружения и затем затвердевают, образуя на поверхности газонепроницаемую, водостойкую, негорючую композитную пленку, прочно сцепленную с поверхностью горных пород и конструкции вентиляционного сооружения (фиг. 14). Эта пленка блокирует выделение газов из пор и трещин в угле и породе, шпуров, пробуренных в угле; поступления газов через поры и трещины в угле, породе, конструкции вентиляционного сооружения. В результате происходящих химических процессов при реакции жидкого стекла с отвердителями поглощается тепло и выделяется вода.
Предлагаемый способ и материал был использован для, герметизации изолирующей перемычки и прилегающих поверхностей горных выработок, профилактического ремонта изолирующей перемычки, снижения интенсивности газовыделения м3/(м2⋅сут.) при проведении горной выработки на угольных предприятиях в Кузбассе.
Пример 1. Под влиянием значительных деформаций вмещающих пород в конструкции изолирующей перемычки образовались трещины. В результате воздух по трещинам в конструкции изолирующей перемычки из эксплуатируемых горных выработок начал поступать в отработанное пространство, приводя к повышению концентрации кислорода в отработанном пространстве. Для исключения потенциальной возможности самонагревания угля в отработанном пространстве за счет поступления кислорода из воздуха в эксплуатируемой выработке, был выполнен ремонт изолирующей перемычки и прилегающих поверхностей горных выработок путем нанесения на поверхности изолирующей перемычки и горных пород герметизирующего слоя из негорючего клея на основе жидкого стекла по составу, указанному в ГОСТ 5050-69 «Цемент Кислотоупорный Кварцевый Кремнефтористый».
Состав №1 для приготовления материала - негорючего неорганического клея для герметизации перемычки по ГОСТ 5050-69.
Компоненты для изготовления клея доставили к месту производства работ в герметичных пластиковых ведрах. Масса нетто компонентов в ведрах - 30 кг. Компоненты смешали в отдельной емкости вручную, согласно указанного состава №1 до однородного жидкого состояния. Поверхность перемычки и прилегающие поверхности горных выработок обработали жидким клеем при помощи устройства (фиг. 4) с использованием сжатого воздуха. Негорючий клей при помощи устройства распылялся на поверхности в виде мелких капель, эквивалентным диаметром не более 1 мм, в результате чего на поверхностях образовалась пленка толщиной 2-3 мм. В течение 3-х часов после нанесение пленка затвердела и стала воздухонепроницаемой и влагоустойчивой. После проведенных работ по нанесению негорючего клея, поступление воздуха через изолирующую перемычку в отработанное пространство из эксплуатируемой выработки прекратилось. Герметичность изолирующей перемычки и прилегающих к изолирующей перемычке поверхностей горных выработок была восстановлена путем применения герметизирующего покрытия - негорючего клея на основе жидкого натриевого стекла.
Пример 2. Под влиянием значительных деформаций вмещающих пород предохранительного целика угля между штреком и отработанной лавой пространством в конструкции изолирующей перемычки, возведенной в сбойке между штреком и отработанным пространством и прилегающих поверхностях горной выработки, образовались трещины. В результате воздух из отработанного пространства по трещинам начал поступать в эксплуатируемые горные выработки. Для исключения дренажа воздуха из отработанного пространства в действующую выработку - снижение газопроницаемости изолирующей перемычки поверхность перемычки и прилегающие поверхности горных выработок обработали со стороны эксплуатируемой выработки герметизирующей композицией «Негорючая крепь», изготовленной по ТУ 5772-004-50576573-2014 на основе калиевого жидкого стекла при помощи насосной установки ПНТ-1.
Состав №2. Герметизирующая композиция «Негорючая крепь».
Компоненты герметизирующей композиции «Негорючая крепь» поставлялись в угольную шахту в герметичной пластиковой упаковке - ведрах с крышкой, массой нетто максимально 30 кг. Непосредственно в месте производства работ компоненты герметизирующей композиции «Негорючая крепь» смешивались до однородного жидкого состояния в смесительном баке насоса ПНТ-1, согласно пропорций по Составу №2. Полученный негорючий клей распылялся на поверхность изолирующей перемычки и горной выработки в виде мелких капель, эквивалентным диаметром менее 1000 мкм, распылителем (фиг. 2) с использованием насоса ПНТ-1. Насос ПНТ-1 работает на сжатом воздухе. В результате чего на поверхностях образовалась пленка толщиной 2-3 мм. В течение 60 минут после нанесение пленка затвердела и стала газонепроницаемой и влагоустойчивой. После проведенных работ по устройству герметизирующего покрытия перемычки и прилегающих поверхностей горных выработок негорючим клеем на основе жидкого стекла - герметизирующей композицией «Негорючая крепь», дренаж воздуха из отработанного пространства через изолирующую перемычку прекратился, газопроницаемость конструкции изолирующей перемычки уменьшилась. Пример 3.
При проведении вентиляционного штрека, с применением дегазации угольного массива вблизи проводимой выработки с помощью барьерных дегазационных скважин после продвижения проходческого забоя произошло превышение ПДК рудничных газов на исходящей струе воздуха из забоя в результате интенсивного выделения газа метана из обнаженного угля. Работы по проведению выработки были немедленно остановлены. Зону интенсивного газовыделения из обнаженного угля в бортах выработки обработали слоем негорючего неорганического клея - герметизирующей композиции «Негорючая крепь» (Состав №2). Обработку проводили за два раза насосом ПНТ-1, первый слой 2-3 мм, второй слой 2 мм. После нанесения второго слоя негорючего неорганического клея, сократился подсос воздуха в барьерные дегазационные скважины со стороны горной выработки - уменьшилась газопроницаемость угля в бортах выработки, интенсивность газовыделения из обнаженного угля и шпуров конструкции анкерного крепления в бортах выработки снизилась. В результате проведенных работ по нанесению герметизирующего покрытия на стенки выработок с применением негорючего неорганического клея концентрация рудничных газов в исходящей струе воздуха из забоя снизилась до уровня разрешенных ПБ концентраций, что позволило продолжить работы по проведению выработки. Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлен специальный насос для производства работ по нанесению негорючего клея:
1. Рама насоса;
2. Пневмопривод смесителя, мощностью не менее 1,5 кВт;
3. Емкость для перемешивания компонентов;
4. Передающий вал пневмопривода смесителя;
5. Крыльчатка смесителя;
6. Пневмопривод шнековой пары, мощностью не менее 3кВт;
7. Передающий вал пневмопривода шнековой пары;
8. Шнековая пара, производительностью от 10 литров/минуту;
9. Подающий патрубок;
10. Подающий резиновый армированный рукав;
11. Распылитель.
На фиг. 2 представлен распылитель для распыления негорючего клея на поверхности:
12. Корпус распыляющего устройства;
13. Сопло;
14. Насадка сопла.
На фиг. 3 представлен распылитель для распыления негорючего клея на поверхности в котором одновременно с подачей сжатого воздуха осуществляется подача СО2.
На фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11 представлено устройство "РУДНК" ТУ 28.92.40-005-50576573-2016 для нанесения негорючего клея с использованием сжатого воздуха:
15. Соединительная втулка;
16. Сопло;
17. Насадка сопла;
18. Коробка для крепления соединительной втулки 15. сопла 16. и насадки сопла 17. Сталь толщиной 1,5 мм;
19. Крышка на стержневом шарнире. Сталь толщиной 1 мм;
20. Бункер. Сталь толщиной 1 мм. В верхней части бункера под фиксатором крышки выполнены отверстия д-м 5 мм для сброса избыточного воздуха;
21. Фиксирующая гайка толщиной не менее 5 мм. Шестигранник, диаметр внутреннего круга 42 мм;
22. Ручка боковая. Стальная труба д-м 22 мм, толщина стенки 1,5 мм;
23. Фиксатор крышки;
24. Клапан регулировки подачи сжатого воздуха КП-51;
25. Соединительная трубка.
На фиг. 12 представлено применение устройства для нанесения негорючего клея "РУДНК" ТУ 28.92.40-005-50576573-2016 для обработки горизонтальных поверхностей -кровли выработки:
27. Жидкий негорючий неорганический клей;
26. Распыленный до частиц эквивалентным диаметром 1000 мкм жидкий негорючий неорганический клей.
На фиг. 13 представлено устройство «РУДНК" ТУ 28.92.40-005-50576573-2016 для нанесения негорючего клея, в котором одновременно с подачей сжатого воздуха осуществляется подача СО2.
На фиг. 14 представлена модель поверхности бетона изолирующей перемычки со сквозными трещинами, обработанной для герметизации способом напыления герметизирующей композицией "Негорючая крепь» (ТУ 5772-004-50576573-2014) с использованием распылителя (Рис. 2) и насоса ПНТ-1, средний эквивалентный диаметр капли при напылении - 1000 мкм:
28. Бетон изолирующей перемычки;
29. Пленка из негорючего клея - герметизирующей композиции "Негорючая крепь" (ТУ 5772-004-50576573-2014);
30. Трещина в бетоне, заполненная негорючим клеем - герметизирующей композицией "Негорючая крепь" (ТУ 5772-004-50576573-2014);
31. Капля негорючего неорганического клея эквивалентного диаметра 1000 мкм.
После затвердевания пленка из герметизирующей композиции "Негорючая крепь" препятствует дренажу газов через трещины в бетоне как со стороны действующей выработки в отработанное пространство, так и из отработанного пространство в действующую выработку.
Литература.
1. «Инструкция по дегазации угольных шахт», утверждена приказом Ростехнадзора от 01.12.2011 N679.
2. "Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах», утверждена приказом Ростехнадзора от 28.11.2014 N 530.
3. «Жидкие самотвердеющие смеси» Барсук П.А. Лясс A.M. М.: Машиностроение 1979 год. - 255 с. ил.
4. ГОСТ 5050-69 «Цемент Кислотоупорный Кварцевый Кремнефтористый».
5. 123 ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
6. ГОСТ 57270-2016 «Материалы строительные. Методы испытания на горючесть».
7. "Правила безопасности в угольных шахтах", Приказ Ростехнадзора от 19.11.2013 N550 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности».
Claims (4)
1. Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте, отличающийся тем, что для снижения газовыделения из обнаженного угля и шпуров для установки анкеров; уменьшения газопроницаемости целика угля между подающей воздух в шахту выработкой и другими выработками; снижения газопроницаемости через вмещающие породы борта выработки в дегазационные скважины, пробуренные вблизи проводимой выработки; снижения газопроницаемости конструкции вентиляционного сооружения на поверхность угля, горной породы, борта выработки, конструкции вентиляционного сооружения напыляют в виде капель эквивалентного диаметра не более 1000 мкм неорганический негорючий клей слоем 1-3 мм, изготовленный на основе жидкого натриевого стекла, жидкого калиевого стекла, жидкого литиевого стекла с наполнителем из негорючих горных пород с максимальной крупностью частиц 500 мкм, отвердителей жидкого стекла гексафторсиликата натрия Na2SiF6, двухкальциевого силиката 2СаО⋅SiO2, изготовление клея выполняется непосредственно в угольной шахте в месте производства работ из компонента: жидкого натриевого стекла, жидкого калиевого стекла, жидкого литиевого стекла, доставленного к месту производства работ в герметичной таре массой нетто 30 кг; наполнителя из негорючих горных пород с максимальной крупностью частиц 500 мкм, доставленного к месту производства работ в герметичной таре массой нетто 30 кг; отвердителей жидкого стекла гексафторсиликата натрия Na2SiF6, двухкальциевого силиката 2СаО⋅SiO2, доставленных к месту производства работ в герметичной таре массой нетто 30 кг, капли клея после попадания на поверхность угля, горной породы, конструкции вентиляционного сооружения заполняют поры, трещины, неровности, шпуры и затвердевают, образуя на поверхности угля, горной породы, конструкции вентиляционного сооружения негорючую газонепроницаемую пленку, которая препятствует выделению газов из угля, горной породы, шпуров, поступлению газов через поры и трещины в угле, горной породе, через трещины в конструкции вентиляционного сооружения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для достижения большей эффективности снижения газовыделения и газопроницаемости негорючий неорганический клей напыляют несколькими слоями, каждый последующий слой напыляют после затвердевания предыдущего слоя.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкий негорючий неорганический клей напыляют на поверхности с использованием устройства, изготовленного из металла или пластических масс, в котором приготовленный жидкий неорганический негорючий клей заливают в бункер 20, под действием собственного веса жидкий клей стекает в коробку 18 с установленными в ней соединительной втулкой 15, соплом 16 и насадкой сопла 17, сжатый воздух поступает по соединительной трубке 25 до клапана регулировки подачи сжатого воздуха 24, при открытии клапана 24 сжатый воздух поступает через соединительную втулку 15 в сопло 16, из сопла сжатый воздух поступает в насадку сопла 17, где сталкивается с жидким негорючим клеем, одновременно разбивая его на мелкие капли эквивалентным диаметром не более 1000 мкм, выталкивает капли клея из насадки сопла на расстояние до 1,5 м, при этом стенки бункера 20 устройства имеют наклон к геометрической оси, проходящей по центру втулки 15, сопла 16 и насадки 17 не менее 30 градусов, для того, чтобы жидкий негорючий клей поступал в коробку 18 под собственным весом при положении устройства, когда геометрическая ось, проходящая по центру втулки 15, сопла 16 и насадки 17, находится под углом 45 градусов к горизонту.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при напылении жидкого негорючего неорганического клея, изготовленного на основе жидкого натриевого стекла, жидкого калиевого стекла, жидкого литиевого стекла, дополнительно подается углекислый газ СО2 к соединительной трубке 25.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121461A RU2681047C2 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121461A RU2681047C2 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017121461A RU2017121461A (ru) | 2018-12-19 |
| RU2017121461A3 RU2017121461A3 (ru) | 2018-12-19 |
| RU2681047C2 true RU2681047C2 (ru) | 2019-03-01 |
Family
ID=64746784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121461A RU2681047C2 (ru) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2681047C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204825U1 (ru) * | 2020-12-16 | 2021-06-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Партнер" | Насосный агрегат для напыления и нагнетания герметизирующего состава в угольной шахте |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU506210A1 (ru) * | 1973-03-23 | 1977-10-25 | Московский Горный Институт | Способ многостадийного воздействи на угольный пласт дл борьбы с газовыделени ми, пылеобразованием, выбросами и самовозгоранием |
| SU1133423A1 (ru) * | 1983-12-20 | 1985-01-07 | Донецкий политехнический институт | Состав дл обработки газоносного угольного пласта |
| USRE31946E (en) * | 1979-03-06 | 1985-07-16 | Bergwerksverband Gmbh | Process for consolidating and sealing off geological and artificially deposited rock and earth formations |
| RU2222640C2 (ru) * | 1999-01-20 | 2004-01-27 | Никитин Петр Васильевич | Устройство для нанесения покрытий на внешние поверхности изделий |
-
2017
- 2017-06-19 RU RU2017121461A patent/RU2681047C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU506210A1 (ru) * | 1973-03-23 | 1977-10-25 | Московский Горный Институт | Способ многостадийного воздействи на угольный пласт дл борьбы с газовыделени ми, пылеобразованием, выбросами и самовозгоранием |
| USRE31946E (en) * | 1979-03-06 | 1985-07-16 | Bergwerksverband Gmbh | Process for consolidating and sealing off geological and artificially deposited rock and earth formations |
| SU1133423A1 (ru) * | 1983-12-20 | 1985-01-07 | Донецкий политехнический институт | Состав дл обработки газоносного угольного пласта |
| RU2222640C2 (ru) * | 1999-01-20 | 2004-01-27 | Никитин Петр Васильевич | Устройство для нанесения покрытий на внешние поверхности изделий |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТУ 5772-004-50576573-2014 Изолирующая композиция "Негорючая крепь", 02.09.2014. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU204825U1 (ru) * | 2020-12-16 | 2021-06-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Партнер" | Насосный агрегат для напыления и нагнетания герметизирующего состава в угольной шахте |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017121461A (ru) | 2018-12-19 |
| RU2017121461A3 (ru) | 2018-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9815738B2 (en) | Magnesium phosphate cement | |
| Maidl et al. | Handbook of tunnel engineering I: structures and methods | |
| US9809494B2 (en) | Magnesium phosphate cement | |
| US20050252419A1 (en) | Lightweight composite materials and methods | |
| RU2681047C2 (ru) | Способ снижения газовыделения и газопроницаемости в угольной шахте | |
| CN104446624B (zh) | 煤矿用无机发泡充填加固组合物及其使用方法和用途 | |
| WO2017123749A1 (en) | Magnesium phosphate cement | |
| CN111056804A (zh) | 煤矿井下薄喷料制作方法、施工方法及气动喷浆装置 | |
| CN108716410A (zh) | 机械法联络通道高强弹性壁后注浆浆液及注浆方法 | |
| BRPI0609877A2 (pt) | processo de tratamento e construção de poços | |
| Chynoweth et al. | Concrete repair guide | |
| JP2008024576A (ja) | ナノサイズの無機質系反応促進材を含むトンネル防水材 | |
| CN110284886B (zh) | 深立井井壁破裂安全防控方法 | |
| WO2020236515A1 (en) | Fire retardant cementitious composition | |
| WO2022118731A1 (ja) | コンクリートへの二酸化炭素の固定方法、およびコンクリートを含むコンクリート構造体 | |
| CN112983479B (zh) | 一种巷道围岩封闭防护方法 | |
| RU2663984C2 (ru) | Способ строительства и ремонта вентиляционного сооружения в угольных и сланцевых шахтах | |
| RU2672899C1 (ru) | Способ снижения газопроницаемости угольного массива | |
| Uglyanitca et al. | Filling of the vertical mine workings with the autoclave slag-concrete | |
| AU2014100232A4 (en) | Gas migration control method | |
| RU2705133C1 (ru) | Способ герметизации угольного массива для снижения поступления воздуха к очагам самонагревания угля | |
| KR102607499B1 (ko) | 방폭성을 가지는 지하구조물의 외방수 시공방법 | |
| AU2019262088B2 (en) | Method, apparatus and composition for sealing of surfaces | |
| RU2187652C2 (ru) | Способ воздухоизоляции горных выработок | |
| SU1183690A1 (ru) | Способ возведени взрывоустойчивых и изолирующих перемечек |