SU1009455A1 - Состав дл тушени и профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве - Google Patents

Abstract

СОСТАВ,.ДЛЯ ТУШЕНИЯ И ПРО:ФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ, включающий силикат щелочного металла, отходы флотации угл  и врду, отличаю щи и с   тем, что, с целью повышени  эффективности и снижени  стоимости работ, в него дополнительно введены сульфат или хлорид аммони  и натриева  соль галоидоводородной кислоты при следующем соотношении компонентов,. вес.%: Силикат щелочного металла0,6-5,0 отходы флотации угл  1,0-8,0 Сульфат или хлорид амьюни  - 0,7-2,5 Натриева  соль галоидоводородной кислоты 0,001-0,1 Вода.Остальное

Description

(Г 4

сл

О1 Изобретение относитс  к средствам дл  профилактики и тушени  эндогенны пожаров в выработанном пространстве шахт при отработке пластов угл , склонных к самовозгоранию. Известен состав дл  тушени  эндогенных пожаров, содержащий, вес.%: глина 20-30; пенообразователь 0,5-2, вода - остальное Г I}. Этот состав подают в выработанное пространство во вспененном состо нии при кратности вспенивани  100-500. При этом в выработанное пространство поступает с пеной большое количество воздуха, а после разложени  пены вве денный воздух ускор ет самонагревани угл , активизирует очагиэндогенных пожаров. Состав оказывает кратковременное воздействие только за счет из л ции масс угл  от притока воздуха. Наиболее близким к изобретению  вл етс  состав дл  предупреждени  и тушени  эндогенных пожаров, содержащий цемент и отходы флотации угл  при следующем соотношении компонентов , вес.%: Цемент8-12 , Отходы флотации ухл 88-92. В этот состав ввод т также жидкое стекло - силикат щелочного металла до 3% дл  сокращени  срока схватывани  23. Суспензи  через несколько часов после приготовлени  тер ет подвижность и через сутки имеет прочность :на сжатие до 0,25 кгс/см, а через 3 мес - 1,3 кгс/см Основным преимуществом данной суспензии  вл етс  то, что после ввода в пожарный участок , происходит переход ее из жидког в твердое состо ние, т.е. исключаетс  в дальнейшем опасность прорыва ее в действующие горные выработки или заиливание их. Недостатком известного состава  в л етс  низка  эффективность действи  и высока  стоимость работ, котора  св зана с использованием цемента. Уменьшение соодержани  цемента ведет к потере достоинств суспензии. Кроме того, известна  суспензи  вследствие высокого содержани  твердой фазы (до 5Q ) имеет недостаточну подвижность, что вызывает необходимость бурени  большого числа скважин дл  качественной обработки выработанного пространства. В св зи с вышеуказанными недостатками этот состав примен ют только в аварийных си туаци х при заполнении пустот или со оружений двойных перемычек. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности и снижение стой Iмости работ. Цель достигаетс  тем, что в состав , содержащий силикат щелочного металла, отходы флотации угл  и волг дополнительно введены сульфат или хлорид аммони  и натриева  соль галоидоводородной кислоты при следующем соотношении компонентов,вес.%: Силикат щелочного 0,6-5,0 металла Отходы флотации 1,0-8,0 Сульфат или 0,7-2,5 хлорид аммони  Натриева  соль галоидоводород0 ,001-0,1 ной кислоты Остальное Отличительными признаками состава  вл етс  то, что в него дополнительно введены сульфат или хлорид аммони  и натриева  соль налоидоводородной кислоты. Основой- предлагаемого состава  вл етс  водный раствор силикатов щелочных металлов. При введении в него сульфата аммони  f коагул тора) и бромида натри  ( соль галоидоводородной кислоты) образуетс  стойкий гель с высокими защитными свойствами. Силикаты щелочных металлов С например , жидкое стекло широко используютс  в строительстве и в горном дел0 (при тампонаже горных пород, при приготовлении заиловочных твердеющих суспензий и т.д.) в качестве добавки , ускор ющей сроки схватывани  цементных растворов. В предлагаемом составе силикаты щелочных металлов используютс  как гелеобразующий компонент . Нижний предел содержани  его определ етс  порогом коагул ции системы . Как показали исследовани , при содержании данного компонента о,6 вес.% наблюдаетс  нижний предел гелеобразовани , при содержании более 5,0% свойства гел  резко ухудшаютс , происходит эффект высаливани  . В качестве коагул тора используетс  соль сильной кислоты и слабого основани  (например, сульфат или хлорид аммони ). Содержание данного компонента определ ет сроки гелеобразовани  и выбираетс , исход  из горнотехнических условий (прин та  схема профилактических работ, физико-механические свойства обрушенных пород, услови  залегани  пласта и т.д.). Из мен   содержание коагул тора, можно иймен ть сроки гелеобразовани  от нескольких минут до нескольких суток . Условием ДЛИ выбора пределов содержани  данного компонента  вл ет-. с  то, что минимальные сроки гелеобразо ани  требуютс  при обработке небольших участков, создании завес и воздухонепроницаемых полос вдоль выработок, заполнении полостей и т.д. При ЭТСА1 сроки гелеобразовани  должны неисодитьс  в пределах 12-15 мин при условии нахождени  установки непосредственно под землей около места

производства работ. Этому сроку соответствует содержание коагул нта 2,5%

Максимальные сроки гелеобразовани  должны находитьс  в пределах до 3 ч и определ ютс  следующими типовыми услови ми: состав готовитс  на поверхности и по трубам и транспортируетс  до участка, угол падени  пласта Ю-ЗВ , высота отработанного участка 100-120 м, фильтрующие свойства обрушенных пород ниже средних. Этим услови м соответствует содержание коагул нта 0,7%.

Соль галоидоводородной кислоты (NaB, NaF и др.) переводит координационно ненасыщенный четырехвалентный кремний в шестивалентный. Результатом этого  вл етс  образование более прочной структуры и превращение мономерной летучей двуокиси кремни  в полимерную нелетучую форму При величине добавки, например бромида натри , менее 0,001% эффекта практически не наблюдаетс . Внесение добавки более 0,10%  вл етс  нецеле сообразно , так как дальнейшего роста прочности не установлено, а экономические преимущества состава снижаютс  .

i В качестве наполнител  используют отходы флотации угл . Целью введени  его  вл етс  повышение прочностных свойств и устойчивости гел . Исследовани ми установлено, что при введении наполнител  менее 1,0% эффекта не наблюдаетс , а ограничение его по верхнему пределу 8% вызвано резким ухудшением фильтрационной способности состава вследствие выпадани  из раствора напрлнител -и забивани  им путей фильтрации.

Дозировку и смешение компонентов производ т на поверхности или в горной выработке с использвоанием серийно выпускаемого оборудовани  Гдозаторы, смесители и т.д. и раствор по трубам подают насосгами в отработанный участок. Концентра1Ь1Ю раство ра определ ют на основании данных кон трольного нагнетани  воды. Дл  контрол  заполнени  обрабатываемого столба и 5пользуетс  серийна  аппаратура ИКС-2. По поступлению сигнала электродов , установленных в зоне образова ни  воздухонепроницаемой завесы, суд т о времени фильтрации раствора и определ ют концентрацию его составл ющих . Это допущение  вл етс  правомерным , так как растворы имеют в зкость , . близкую к в зкости воды. Например , в зкость 1%-ного водного раствора силиката нагтри  с добавками 2%-ного сульфата аммони  и 0,01%-ногс бромида натри  составл ет 1,07 сП, а 5%-ного раствора - 1,18 сП.

Подаваемый в выработанное простран ство раствор фильтруетс  через обрушенные породы, и по достижению заданной отметки начинаетс  процесс гелеобразовани  и создаетс  воздухонепроницаема  стенка из обрушенных пород и гел .

Гелеобразующий состав в жидкой фазе аналогичен по свойствам воде, поэтому хорошо транспортируетс  по трубам , легко перемещаетс  в обрушенных породах и проникает в мелкие трещины . Состав обладает высокими огне0 защитными и огнетушащими свойствами, так как содержит большое количество воды с добавкой силикатов. Процесс образовани  гел  во времени управл ем и это дает возможность заполн ть выработанное пространство отработан5 ных и действующих участков на необходимую величину по падению, простира|нию и мощности. В гелеобразном состо нии состав практически воздухонепроницаем при депрессии до

0 500 кгс/м На поверхности угл  образуетс  герметична  пленка, сохран  юща с  и после разложени  гел .Срок разложени  также зависит от состава и может регулироватьс  в значи

5 тельных пределах (от 4-6 мес цев до 1-2 .

Ниже привод тс  примеры получени  и характерист ки предлагаемого состава в за вленных пределах.

0

Пример. Дл  приготовлени  состава со сроком гелеобразовани  15 мин необходимо следующее содержание составл ющих 1:омпонентов, вес.%: Силикат натри 

5 ( жидкое стекло 0,6 Сульфат аммони  2,2 Бромид натри  0,01 Отходы флотации 2,О ВодаОстальное

Таким образом, дл  получени  1 т

0 состава требуетс , krs силикат натри  6; сульфат аммони  22Г бромид натри  0,1; отходы флотации 20, вода 951,9.

В смеситель типа СБ-85 произво5 дительностью 2 м /ч подаетс  требуемое количество воды и из Дозаторов в нее вод тс  добавки: сульфат аммони , бромид натри  и отходы флотации. После полного растворени  и равномер0 ного перемешивани  в течение 2-3 мин указанныхкомпонентов вводитс  силикат натри . После перемешивани  состав насосом ВКМ-18 подаетс  по трубопроводу в выработанное простран5 ство. Данный состав следующие свойства: ,

Врем  гелеобразовани  15 мин Статическое напр жение сдвига17,3 Па

0 В зкость исходного раствора . 1,02 сП П р и м е р 2. Дл  приготовлени  1т состава, содержащего 2,0% силиката натри , 1,8% сульфата аммони , 0,01% бромида натри , 2,0% от5 ходов флотации и воду, требуютс  дующие компоненты, кг: Силикат натри  20 Сульфат аммони  18 Бромид натри  0,1 Отходы флотации 20 Вода941,9 Технологи  приготовлени  не от чаетс  от oпиdaннoй в примере 1. Полученный состав имеет следую свойства: Врем  гелеобразовани  ° 30 мин В зкость исходного раствора1,1 сП Статическое напр жение сдвига130,6 1 Примерз. Дл  получени  1 состава, содержащего 5% силиката ри , 2,5% сульфата аммони , 0,01% бромида натри , 1% отходов флотац и воду, требуютс  следующие исход ные компоненты, кг: Силикат натри  50 Сульфат аммони  25 Бромид натри  0,1 Отходы флотации 10 ,9 Технологи  приготовлени  не от чаетс  от описанной в примере 1. Полученный состав имеет следую щие свойства: ; Врем  гелеобразовани 15 мин В зкость исходного раствора1,18 сП Статическое напр жение190 ,4 Па Подбором компонентов в за вленных пределах можно мен ть врем  гелеобразовани  от 15 мин до 3ч. В качестве гелеобразующей основы может быть прин т силикат любого щелочного металла (натри , кали  и т.д.) . Коагул тором может быть люба  соль сильной кислоты и слабого основани  (сульфат или хлорид аммони  и др. Бромид натри  может быть замещен любой другой солью галоидводородной кислоты в тех же пределах. Использование предлагаемого состава позволит повысить эффективность профилактической обработки выработанного пространства, так как гель при обычных услови х практически воздухонепроницаем и не дает усадки, а . став имеет высокую проникающую способность; сократить в 2-3 раза затраты труда, времени и средств на профилактику и тушение эндогенных пожаров; создать регулируемую по временд и площади объемную изол цию выработанного пространства; исключить возйо кность прорывов пульпы в действующие горные выработки; исключить затраты на расчистку горных выработок .

Claims (1)

1. СОСТАВ,ДЛЯ ТУШЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРА

   БОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ, включающий'силикат щелочного металла, отходы флотации угля и воду, отличающ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и снижения стоимости работ, в него дополнительно введены сульфат или хлорид аммония и натриевая соль галоидоводородной кислоты при следующем соотношении компонентов,. вес.%:

   Силикат щелочного металла

   Отходы флотации угля

   Сульфат или хлорид аммония · Натриевая соль , галоидоводородной кислоты Вода.

   0,6-5,0

   1,0-8,0

   0,7-2,5

   0,001-0,1 Остальное

   8-12

   1009455 .£*·