SU1133423A1

SU1133423A1 - Composition for treating gas-bearing coal bed

Info

Publication number: SU1133423A1
Application number: SU833677338A
Authority: SU
Inventors: Борис Иванович Медведев; Виктор Михайлович Захарченко; Виктор Владимирович Бочаров; Афанасий Егорович Фролов; Вячеслав Владимирович Чистюхин; Михаил Иванович Шкрудь
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-01-07

Abstract

СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗОНОСНОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий мрчевину и воду, отличающийс тем что, с целью снижени газовыделени при разработке угольного пласта и уменьшени токсичности состава, он дополнительно содержит натриевую соль алкилсульфоновой кислоты фракции C(i-С17 при следующем соотнощении компонентов, мас.&deg;/о: Мочевина0,500-3,000 Натриева соль алкилсульфоновбй кислоты фракции Си-Ctr0,005-0,100 ВодаОстальное /COMPOSITION FOR TREATMENT OF A GAS REMOVED COAL LAYER, including permeation and water, characterized in that, in order to reduce gas evolution in the development of a coal seam and reduce the toxicity of the composition, it additionally contains the alkyl sulfonic acid sodium salt of fraction C (i-C17 with the following ratio of components, wt. &Amp;; ° C / o: Urea 0.500-3,000 Sodium salt of alkyl sulfonic acid fraction C-Ctr0.005-0,100 Water Else /

Description

СОWITH

оо юoo yu

ооoo

Изобретение относитс к горной промышленности , в частности к средствам борьбы с газовыделением из угольных пластов, и может быть использовано дл профилактической обработки газоносных угольных пластов дл о нижени газовыделени при их выемке, так как при разработке угольных пластов отмечаетс выделение из них и отбитого угл значительного количества токсичных и взрывчатых газов, концентрации которых в рудничной атмосфере могут превышать предельно допустимые, что создает вредные услови труда, повышает экологическую опасность и снижает производительность труда по добыче угл .The invention relates to the mining industry, in particular to means of combating gas emission from coal seams, and can be used for prophylactic treatment of gas-bearing coal seams in order to reduce gas emission during their excavation, since during the development of coal seams, significant amounts of coal are recovered from them. toxic and explosive gases, whose concentrations in the mine atmosphere can exceed the maximum permissible, which creates harmful working conditions, increases the environmental hazard and reduces the productivity of coal mining.

Известен состав 1 дл обработки газочесного угольного пласта, содержаший следующие ингредиенты, мае. %: Смачиватель ДБ 0,1-0,3 АзотнокислыйComposition 1 is known for treating a gas coal bed containing the following ingredients, May. %: Wetting DB 0.1-0.3 Nitrate

аммоний25,0-30,0ammonium25.0-30.0

ВодаОстальное до 100.Water Else to 100.

Недостатком данного состава вл етс его невысока эффективность снижени газовыделени , обусловленна тем, что жидкость состава не позвол ет из-за своей невысокой поверхностной активности получить достаточно высокие значени капилл рного давлени в порах угл и надежно закупорить содержащийс в них газ.The disadvantage of this composition is its low efficiency of reducing gas evolution, due to the fact that the liquid of the composition does not allow, due to its low surface activity, to obtain sufficiently high capillary pressure values in the pores of the coal and reliably block the gas contained in them.

Кроме того, данный состав содержит компоненты биологически жесткого вещества, каким вл етс дитретичный бутилфенол (ДБ), обладающий низкой степенью биоразлагаемости (БР) 38-40% . Попада с угольной пылью в рудничную атмосферу при отработке угольного пласта, ДБ ухудшает санитарно-гигиенические услови в забое , тем самым снижа безопасность работ и способству развитию профессиональных заболеваний горных рабочих, т. е. создаетс определенна экологическа опасность. Известен состав 2 дл обработки газоносных углей и пород, включающий следующие компоненты, мае. %:In addition, this composition contains components of a biologically rigid substance, which is di-tertiary butylphenol (DB), having a low degree of biodegradability (BD) of 38–40%. If coal dust gets into the mine atmosphere when mining a coal seam, DB impairs sanitary and hygienic conditions in the face, thereby reducing the safety of work and contributing to the development of occupational diseases of mining workers, i.e., a certain environmental hazard is created. Composition 2 is known for the treatment of coal gas and rocks, comprising the following components, May. %:

1,8-2,7 1,6-2,5 3,5-5,5 Остальное до1.8-2.7 1.6-2.5 3.5-5.5 Else to

100100

Применение этого состава дл снижени газовыделени из разрабатываемого угольного пласта малоэффективно, так как не позвол ет получить достаточно высокие значени капилл рного давлени жидкости в порах угл .The use of this composition to reduce gas evolution from the coal seam being developed is ineffective, since it does not allow to obtain sufficiently high values of the capillary pressure of the liquid in the pores of the coal.

Кроме того, в этот состав входит хлористое железо, которое, выдел сь из отбитого угл и попада с угольной пылью в рудничную атмосферу, представл ет серьезную; профессиональную вредность.In addition, this composition contains ferric chloride, which, when released from the broken coal and coal dust entering the mine atmosphere, is serious; occupational hazard.

Композици данного состава имеет также высокую стоимость.The composition of this composition also has a high cost.

Цель изобретени - снижение газовыделени при разработке угольного пласта и уменьшение токсичности состава.The purpose of the invention is to reduce gas evolution in the development of a coal seam and reduce the toxicity of the composition.

Поставленна цель достигаетс тем, что состав дл обработки газоносного угольного пласта, включающий мочевину и воду, дополнительно содержит натриевую соль алкилсульфоновой кислоты фракции Си -С при следующем соотношении компонентов , мае. %:This goal is achieved by the fact that the composition for treating a gas-bearing coal seam, including urea and water, additionally contains the sodium salt of alkyl sulfonic acid of the Cu-C fraction in the following ratio of components, May. %:

0,500-3,0000,500-3,000

Мочевина Натриева соль алкилсульфоновой кислоты фракции Си -Cj7 Urea Sodium salt of alkylsulfonic acid fraction Cu-Cj7

0,005-0,1 Остальное до 100 Вода0,005-0,1 The rest is up to 100 Water

Данный состав получают путем смешивани составл ющих компонентов при нормальных услови х.This formulation is prepared by mixing the constituents under normal conditions.

Полученный состав характеризуетс следующими свойствами. The resulting composition is characterized by the following properties.

Натриева соль алкилсульфоновой кислоты СпНглч- -CHzSOjNa, где п 11-17, ГОСТ 12390-66, БР 90о/о, представл ет собой пасту от белого до желтого цвета, хорошо растворима в воде, устойчива к сол м жесткости, растворам кислот и щелочей. Примен етс в производстве мощных композиций и м гкого мыла. Применение дл снижени газовыделени из угл неизвестно . В предлагаемой композиции выполн ет роль поверхностно-активного вещества, которое позвол ет снизить поверхиостное нат жение жидкости, повысить ее поверхностную активность и проникнуть- в более мелкие поры угл , тем самым создать более высокие значени капилл рного давлени жидкости, закупоривающей наход щийс в порах газ, а следовательно, более эффективно снизить газовыделение из угольного пласта и отбитого угл .The sodium salt of alkyl sulfonic acid, Spnglc-CHCHSOjNa, where n 11-17, GOST 12390-66, BD 90o / o, is a white to yellow paste, highly soluble in water, resistant to hardness salts, solutions of acids and alkalis . It is used in the manufacture of powerful compositions and soft soaps. The application for reducing gas emission from coal is unknown. In the proposed composition, it acts as a surfactant, which reduces the surface tension of the fluid, increases its surface activity and penetrates into the smaller pores of the coal, thereby creating higher capillary pressures of the fluid plugging the gas in the pores. and, consequently, it is more efficient to reduce gas emission from the coal seam and the broken coal.

Мочевина (карбамид) ГОСТ 6691-77, представл ет собой твердый продукт в виде порощка или гранул, хорошо раствор етс в воде. Примен етс обычно в качестве удобрени в сельском хоз йстве. В композиции усиливает эффект действи иатриевой соли по проникновению жидкости в более мелкие поры и, в конечном итоге, способствует более эффективному снижению газовыделени из угл . Усилие этого эффек;та достигаетс тем, что карбамид либо kaтализирует действие натриевой соли, либ образует с ней синергетическую смесь. Вода вл етс разбавителем.Urea (carbamide) GOST 6691-77, is a solid product in the form of powder or granules, it is well dissolved in water. It is usually used as a fertilizer in agriculture. In the composition, it enhances the effect of the sodium salt on the penetration of liquid into smaller pores and, ultimately, contributes to a more effective reduction of gas evolution from coal. The effect of this effect is that the carbamide either catalyzes the action of the sodium salt, or forms a synergistic mixture with it. Water is a diluent.

В качестве критери оценки эффективности предлагаемого состава вз то давление жидкости в порах угл , определ емое по формуле.,As a criterion for evaluating the effectiveness of the proposed composition, the fluid pressure in the pores of the coal, determined by the formula, is taken.

Р- Аосод8.P-Aosod8.

1 ГдеР - капилл рное давление жидкости. Па;1 Where R is the capillary pressure of the fluid. Pa;

о - коэффициент поверхностного нат жени на границе раздела жидкость - газ, ,o is the surface tension coefficient at the liquid-gas interface,

Q - краевой угол смачивани , град; f - радиус поры, м.Q — wetting angle, hail; f - pore radius, m

Коэффициент поверхностного нат жени примен емого раствора и краевой угол смачивани угл конкретной марки данной жидкостью определ ютс экспериментально по известным методикам.The surface tension coefficient of the applied solution and the wetting angle of a specific brand of coal by this fluid are determined experimentally by known methods.

Чем выше достигаемое капилл рное давление жидкости в порах угл , тем при более высоком давлении закупорен в порах газ и выше эффект снижени газовыделени .The higher the achieved capillary pressure of the fluid in the pores of the coal, the higher the pressure of gas in the pores and the higher the effect of reducing gassing.

Основное количество заключенного в угле газа содержитс в микропорах радиусом ГИТАХ 510 м и менее. Тут прин та предложенна Ходотом классификаци пор.The main amount of gas enclosed in coal is contained in micropores with a GITAH radius of 510 m or less. Here the classification of the pores proposed by Khodot is accepted.

Дл закупоривани газа в угле необходимо и достаточно, чтобы капилл рное давление жидкости в микропорах максимального радиуса превысило давление заключенного в них газа. В более мелких порах капилл рное давление имеет более высокие значени . Дл количественной оценки эффективности примен емого состава достаточно оценить капилл рное давление жидкости, создаваемое в микропорах максимального радиуса Гп,ах 5-10 м.To seal the gas in the coal, it is necessary and sufficient that the capillary pressure of the liquid in the micropores of maximum radius exceeds the pressure of the gas enclosed in them. In smaller pores, capillary pressure is higher. To quantify the effectiveness of the applied composition, it is sufficient to estimate the capillary pressure of the liquid created in the micropores of the maximum radius Гп, ах 5-10 m.

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний капилл рного давлени жидкостей разного состава в микропорах максимального радиуса 5-10м угл марки Г.The table shows the results of comparative tests of capillary pressure of liquids of different composition in micropores of maximum radius 5-10m coal mark G.

0,015 0,0150.015 0.015

99,98599,985

0,30.3

30,0 0,01530.0 0.015

69,769.7

0,10.1

25,0 0,01525.0 0.015

74,974.9

0,005 0,0150.005 0.015

3,03.0

96,99596,995

0,05 0,0150.05 0.015

1,51.5

98,4598.45

0,1 0,0150.1 0.015

0,50.5

99,499.4

11,211.2

10,510.5

10,310.3

12,112.1

12,612.6

12,212.2

Из данных таблицы следует, что применение предлагаемого состава обеспечивает повышение капилл рного давлени с 11,2 до 12,6 МПа, т. е. на 12,5/о по сравнению с применением базового, и с 10,5 до 12,6 МПа, т. е. на 20% по сравнению с применением известного.From the data of the table it follows that the use of the proposed composition provides an increase in capillary pressure from 11.2 to 12.6 MPa, i.e., by 12.5 / o compared to the baseline, and from 10.5 to 12.6 MPa , i.e., 20% compared with the application of the known.

Относительное снижение газовыделени из угл в самом худшем случае пр мо пропорционально относительному изменению давлени оставшегос в пласте газа, т. е. относительному изменению капилл рного давлени закупоривающей газ жидкости. Как следует из результатов испытаний капилл рного да влени , применение предлагаемого состава по сравнению с базовым, в качестве которого вз т 0,015%-ный водный раствор смачивател ДБ, позволит снизить газовыделение из угольного пласта и отбитого угл как минимум на 12,5%, а по сравнению с применением известного состава - как минимум на 20%.The relative decrease in gas evolution from coal in the worst case is directly proportional to the relative change in pressure of the gas remaining in the reservoir, i.e. the relative change in the capillary pressure of the gas blocking liquid. As follows from the results of capillary testing, the use of the proposed composition as compared to the baseline, which is 0.015% aqueous solution of DB wetting, will reduce the gas release from the coal seam and the broken coal by at least 12.5% and compared with the use of known composition - at least 20%.

Следовательно, применение предлагаемого состава дл профилактической обработки газоносного угольного пласта позволит более эффективно снизить газовыделение из разрабатываемого угольного пласта и отбитого угл по сравнению с применением известных составов, потому, что предлагаемый состав позвол ет получить в порах угл более высокие значени капилл рного давлени жидкости, а значит, более надежно закупорить наход щийс в порах угл газ.Consequently, the use of the proposed composition for the prophylactic treatment of a gas-bearing coal seam will make it possible to more effectively reduce gas evolution from the coal seam being developed and the broken coal compared to the use of known compositions, because the proposed composition allows obtaining higher capillary fluid pressures in the pores. This means that the gas in the pores is more reliably blocked.

Кроме того, применение предлагаемого состава по сравнению с применением известных уменьшает экологическую опасность, исключает возможность загр знени окружающей среды, так как вход ща в состав его компонентов натриева соль алкилсульфоновой кислоты имеет высокую степень БР 90%, в то врем как смачиватель ДБ, вход щий в базовый и известный составы, имеет низкую степень БР 38-40%. Применение предлагаемого состава с биоразагающимс «м гким поверхностно-активным веществом позвол ет улучшить санитарно-гигиенические услови горных работ путем меньшего загр знени рудничной атмосферы вредными веществами, а следовательно , повысить безопасность работ и снизитьIn addition, the use of the proposed composition in comparison with the application of the known reduces the environmental hazard, eliminates the possibility of environmental pollution, since the sodium salt of alkyl sulfonic acid in its components has a high BR degree of 90%, while the wetting agent DB, in the basic and well-known compositions, has a low degree of BR 38-40%. The use of the proposed composition with a bio-igniting "soft surfactant" allows to improve the sanitary and hygienic conditions of mining by reducing the mine atmosphere with harmful substances and, consequently, increase the safety of work and reduce

ровень профессиональных заболеваний, что имеет важное социальное значение.level of occupational diseases that is of great social importance.

Дл приготовлени предлагаемого состава можно использовать воду любой жесткости , т. е. обычную шахтную воду.To prepare the proposed composition, water of any hardness can be used, i.e., ordinary mine water.

Состав примен ют путем закачки в газоносный угольный пласт через сеть длинных скважин, пробуренных в плоскости пласта из подготовительных выработок. Усть скважин герметизируют известными способами . Давление, темп и врем нагнетани The composition is applied by pumping into a gas-bearing coal seam through a network of long wells drilled in the plane of the formation from preparatory workings. The mouth of the wells sealed by known methods. Pressure, rate and time of injection

подбирают индивидуально дл каждого конкретного шахтопласта с учетом его характеристик .individually selected for each specific mineshaft based on its characteristics.

Полученное в результате применени предлагаемого состава снижение газовыделени из разрабатываемого пласта и отбитого угл позволит в конечном итоге повысить нагрузку на очистной забой по газовому фактору, т. е. повысить производительность труда по добыче угл .The resulting reduction in the use of the proposed composition of the gas release from the reservoir and the coal being developed will ultimately increase the load on the clearing face on the gas factor, i.e., increase the productivity of coal mining.

Claims

COMPOSITION FOR PROCESSING A GAS-BEARING COAL LAYER, comprising urea and water, characterized in that, in order to reduce gas evolution during the development of a coal seam and reduce the toxicity of the composition, it additionally contains the sodium salt of alkylsulfonic acid of the C ^ —C17 fraction in the following ratio of components, wt. ° / / about:

Urea

Alkyl sulfonic acid sodium salt of the fraction of Cu — C c Water

0,500-3,000

0.005-0.100

Rest

Sae

GO

N0 СО