Способ предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов

.Е.Забигайло,в вяков Ф.ДА ыбросо пасныхра, 197 Научны основы мического угольных иск, учен. И, 1971, изико хиеталлом аук(54)(57) ВЫВРОСОВ включ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт геотеки АН УССР,способа борьбы с мшахтах: Автореф. дисстепени д-ра техн, нс, 34. СПОСОБПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЛЯ И ГАЗА И ГОРНЫХ УДАРОВ, бурение скважин и нагнетание в них растворов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, е целью повышения безопасности ведения горных работ на выбросоопасных и удароопасных пластах путем увеличения пластических свойств угля и эффекта блокирования металла в трещиновато"пористой структуре угля, нагнетание раствора ведут в два этапа, при этом на первом этапе в скважины нагнетают 20-503-ный раствор лигносульфонатов, а затем известковую суспензию, содержащую не менее 20 мас.Ж гидрата окиси кальция.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я .тем, что после нагнетания.водного раствора лигносульфонатов производят нагнетание 0,2-10 мас,Х катионов трехвалентного железа, при этом катионы трехвалентного железа С вводят в виде хлорного или сернокис" лого железа, а лигносульфонат нагие-,е тают в концентрации 10-40 мас.Х.4Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано дляпредотвращения выбросов угля и газа,горных ударов в угольных шахтах, уменьшения газовыделения и пыпеобразованияИзвестен способ предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов,включающий бурение скважин и нагнетание в них воды с добавками поверхностно-активных веществ Г 13.Недостатком способа является низкая эффективность из-за неравномерности увлажнения, при этом процессведения горных работ на выбросоопасных и удароопасных пластах сопровождается повышенным газовыделением,выбросами угля и газа, горными ударами.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и получаемому результату является способ предотвращения выбросов угля и газа игорных ударов, включающий бурениескважин и нагнетание в них растворовтвердеющих веществ на основе мочевино-формальдегидных смол2 3.Недостатком .известного способаявляется невысокая эффективность какпротивовыбросного мероприятия, чтопроявилось, например, при выбросахугля и газа мощностью 300 и 1000 т,В результате этого снижается безопасность труда.Кроме того, при отверждении мочевино-формальдегидных смол выделяется формальдегид, являющийся первичным ядом и оказывающий вредноевоздействие на работающих в забоелюдей, что приводит к ухудшению условий труда.Цель изобретения - повышениебезопасности ведения горных работна выбросоопасных и удароопасныхпластах путем увеличения пластических свойств угля и эффекта блокирования металла и трещиновато-пористой структуре угля,Поставленная цель достигаетсятем, что, согласно известномуспособу предотвращения выбросовугля и газа и горных ударов,включающему бурение скважин инагнетание в , них растворов, нагнетание раствора ведут в два этапа, при этом на первом этапе в скважины нагнетают 20-50%-ный растворлигиосульфонатов, а затем известковую суспензию, содержащую не менее20 мас.% гидрата окиси кальция. 1222851 При этом после нагнетания водногораствора лигносульфонатов производятнагнетание 0,2-10 мас.% катионовтрехвалентного железа, при этом катионы трехвалентного железа вводятв виде хлорного или сернокислогожелеза, а лигносульфонат нагнетаютв концентрации 10-40 мас. .Способ осуществляется следующим 10 образом.Бурят скважины, нагнетают черезскважины в пласт в количествах 10 лна тонну угля в обрабатываемой зоневодный раствор, содержащий 20 -50 мас.лигносульфонатов, или водный раствор, содержащий 10-40 мас.%лигносульфонатов и 0,2-10 мас.катионов трехвалентного железа в видехлорного или сернокислого железа, азатем нагнетают в пласт извест,ковую суспензию в количестве 5 -15% от объема раствора лигносульфонатов, при этом. нагнетаемая известковая суспензия должнасодержать неменее 20 мас.гидратаокиси кальция.При нагнетании в пласт водныхрастворов лигносульфонатов или водных растворов лигносульфонатов с добавкой катионов трехвалентного железа происходит увеличение пластических свойств угля .и частичное блокирование метана в трещиновато-хлористойструктуре угля,При последующем нагнетании известковой суспензии происходит переходзоля (раствора) лигносульфоната ввязкий гель, блокирующий метан в уг.ле и препятствующий тем самым переходу потенциальной энергии сжатого газа в кинетическую энергию выброса.Указанные ниже пределы концентрации лигносульфонатов (20 мас. ) илинижние пределы концентрации лигносульфонатов (10 мас. ) и катионов 45трехвалентного железа (0,2 мас. )определены из условия образованиягеля при контакте раствора с известковой суспензией. Верхние пределыконцентрации лигносульфоната определены на основе измерения их вязкости - при концентрации лигносульфонатов более 50 мас.значительно воз. растает вязкость растворов, что ухудшает проникающую способность рабочихжидкостей.Добавка в раствор лигносульфонатов катионов трехвалентного железаоблегчает процесс гелеобразованияЗаказ 1685/33 Тираж 436 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 и позволяет уменьшить концентрацию лигносульфонатов. Введение катионов трехвалентного железа в концентрации, превышающей 10 мас.7, нецелесообразно, так как оно не приводит к дальнейшему увеличению плотности геля.Допустимый нижний предел степени пропитки пласта (10 л раствора лигносульфоната на тонну угля) определен по результатам исследований пластификации угля при его пропитке различными количествами раствораНапример, для углей известных пластов при степени пропитки 7-10 л/т отношение модуля спада к модулю упругости становится меньше единицы, и, следовательно, достигается уровень пластификации, исключающий возможность катастрофически быстрого разрушения угля. Нижний предел концентрации гидрата окиси кальция в нагнетаемой известковой суспензии определен из данных о воэможности гелеобразования растворов лигносульфонатов и равен 20 мас.7 В угольные пласты нагнетают по возможности более концентрированные известковые суспензии, об 4разующие с растворами лигносульфонатов более плотныегели.Применение предлагаемого способав большей степени, чем известных, иэменяет физико-механические свойстваугля в сторону снижения выбросоопасности и удароопасности: интенсивнееснижаются модуль спада, отношения модуля спада к модулю упругости, коэф О фициент разрыхленности угля, числотрещин, параллельных свободной поверхности, образующихся при разрушении угля, и доля выхода мелких фракций, уменьшается газопроницаемостьугля, что приводит к увеличениюбезопасности труда.Кроме того, применение способапозволяет улучшить условия труда засчет исключения токсичности и вредного действия .на организм людей используемых веществ, так как применяемые растворы не обладают вреднымвоздействием, а также позволит увеличить экономичность физико-химического способа предотвращения выбросовугля и газа и горных ударов за счетменьшей стоимости применяемых в предлагаемом способе составов,