Состав для тушения и профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве

СОЮЗ СОВЕТСКИХхххЮхЛихххххххвхРЕСПУБЛИК 5 00 М 50 62 0 1 00 х- х1х .".,К;:.хх Г х 4.хх; Ф." ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ;4 т,Р;х,";.;.1 1. включающий си. а, отходы флол и ч а ю " целью повыснижения стоиполнительно орид аммония оводородной соотношении а ь о,6-5,0 1,0 ту Ог 7-2,5 0,001-0,1 Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71)Восточный научно-исследователский институт по беэопасности рабв горной промышленности(56)1. Авторское свидетельство ССР 663852, кл. Е 21 Г 5/00, 1977.2. Технологические схемы эаиловочных работ для предупреждения ишения эндогенных пожаров в шахтахвосточных районов СССР. КемеровоВОСТНИИ, 1979 с; 26-28(54)(57) СОСТАВДЛЯ ТУШЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫР,.801009455 А БОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ, ликат щелочного металл тации. угля и воду, о т щи й с я тем, что, с шения эффективности и мости работ, в него до введены сульфат или хл и натриевая.соль галоид кислоты при следующем компонентов, вес.%:Силикат щелочного металлаОтходы флотации угляСульфат илихлорид аммония Натриевая сольгалоидоводородной кислотыВода.Изобретение относится к средствамдля профилактики и тушения эндогенныхпожаров в выработанном пространствешахт при отработке пластов угля,склонных к самовозгоранию.Известен состав для тушения эндогенных пожаров, содержащий, вес,В:глина 20-30, пенообразователь 0,5-2,0;вода - остальное 1.Этот состав подают в выработанноепространство во вспененном состоянии 10при кратности вспенивания 100-500.При этом в выработанное пространствопоступает с пеной большое количествовоздуха, а после разложения пены введенный воздух ускоряет самонагревание 15угля, активизирует очаги эндогенныхпожаров. Состав оказывает кратковременное воздействие только за счет иэо.ляции масс угля от притока воздуха.Наиболее близким к изобретениюявляется состав для предупрежденияи тушения эндогенных пожаров, содержащий цемент и отходы флотации угляпри следующем соотношении компонентов, вес.%:Цемент 8-12Отходы флотацииугля 88-92,В этот состав вводят также жидкоестекло - силикат щелочного металладо 3 для сокращения срока схватывания2.Суспензия через несколько часовпосле приготовления теряет подвижность и через сутки имеет прочность:на сжатие до 0,25 кгс/см , а через3 мес - 1,3 кгс/см. Основным преимуществом данной суспензии являетсято, что после ввода в пожарный участок, происходит переход ее из жидкогов твердое состояние, т.е. исключается в дальнейшем опасность прорыва еев действующие горные выработки илизаиливание их.Недостатком известного состава является низкая эффективность действия 45и высокая стоимость работ, котораясвязана с использованием цемента.Уменьшение соодержания цемента ведет к потере достоинств суспензии.Кроме того, известная суспензиявследствие высокого содержания твердой фазы до 509 ) имеет недостаточнуюподвижность, что вызывает необходимость бурения большого числа скважиндля качественной обработки выработанного пространства. В. связи с вышеуказанными недостатками этот состав применяют только в аварийных ситуациях при заполнении пустот или сооружении двойных перемычек.Целью изобретения является повышение эффективности и снижение стои.мости работ.Цель достигается тем, что в состав, содержащий силикат щелочногометалла, отходы флотации угля и воду, 651,0-8,0 дополнительно введены сульфат или хлорид аммония и натриевая соль галоидоводородной кислоты при следующем соотношении комронентов,вес.%:Силикат щелочногометалла 0,6-5,0Отходы флотацииугляСульфат илихлорид аммония 0,7-2,5Натриевая сольгалоидоводородной кислоты 0,001-0,1Вода ОстальноеОтличительными признаками состава является то, что в него дополнительно введены сульфат или хлорид аммония и натриевая соль налоидоводородной кислоты.Основой: предлагаемого состава является водный раствор силикатов щелочных металлов. При введении в него сульфата аммониякоагулятора 3 и бромида натрия ( соль галоидоводо,родной кислоты) образуется стойкий гель с высокими защитными свойствами ,Силикаты щелочных металлов например, жидкое стекло) широко используются в строительстве и в горном деле (при тампонажв горных пород, при приготовлении заиловочных твердеющих суспензий и т.д.) в качестве добавки, ускоряющей сроки схватывания цементных растворов. В предлагаемом составе силикаты щелочных металлов используются как гелеобразующий компонент. Нижний предел содержания его определяется порогом коагуляции системы. Как показали исследования, при содержании данного компонента 0,6 вес.% наблюдается нижний предел гелеобразования, при содержании более 5,0 свойства геля резко ухудшаются, происходит эффект "высаливания". В качестве коагулятора используется соль сильной кислоты и слабого основания (например, сульфат или хлорид аммония) . Содержание данного компонента определяет сроки гелеобразования и выбирается, исходя из горно- технических условий (принятая схема профилактических работ, физико-механические свойства обрушенных пород, условия залегания пласта и т.д.) . Из меняя содержание коагулятора, можно изменять сроки гелеобраэования от нескольких минут до нескольких суток. Условием для выбора пределов содержания данного компонента являет-, ся то, что минимальные сроки гелеобразомания требуются при обработке небольших участков, создании завес и воздухонепроницаемых полос вдоль выработок, заполнении полостей и т.д. При этом :сроки гелеобразования должны находиться в пределах 12-15 мин при условии нахождения установки непосредственно под землей около местапроизводства работ. Этому сроку соответствует содержание коагулянта 2,5.Максимальные сроки гелеобразования должны находиться в пределах до 3 ч и определяются следующими типовыми условиями: состав готовится на поверхности и по трубам и транспортируется до участка, угол падения пласта 10-35, высота отработанного участка 100-120 м, фильтрующие свойства обрушенных пород ниже средних. 10 Этим условиям соответствует содержание коагулянта 0,7.Соль галоидоводородной кислоты (Ма 8 г, МаГ и др.) переводит ко-.ординационно ненасыщенный четырех валентный кремний в шестивалентный.Результатом этого является образование более прочной структуры и превращение мономерной летучей двуокиси кремния в полимерную нелетучую фоРму О При величине добавки, например бромида натрия, менее 0,001 эффекта практически не наблюдается. Внесение добавки более 0,10 является нецелесообразно, так как дальнейшего роста йрочности не установлено, а.экономические преимущества состава снижаются.В качестве наполнителя используют отходы флотации угля. Целью введения его является повышение прочностных свойств и устойчивости геля. Исследованиями установлено, что при введении наполнителя менее 1,0 эффекта не наблюдается, а ограничение его по верхнему пределу 8 вызвано рез ким ухудшением Фильтрационной способ ности состава вследствие выпадания из раствора напрлнителя и забивания им путей фильтрации.Дозировку и смешение компонентов 40 производят на поверхности или в горной выработке с использвоанием серийно выпускаемого оборудования Гдозаторы, смесители и т.д. и раствор по трубам подают насосами в отра ботанный участок. Концентрацию раствора определяют на основании данных контрольного нагнетания воды. Для контроля заполнения обрабатываемого столба используется серийная аппаратура ИКС, По поступлению сигнала электродов, установленных в зоне образова. ния воздухонепроницаемой завесы, судят о времени фильтрации раствора и определяют концентрацию его составляющих. Это допущение является правомерным, так как растворы имеют вязкость, близкую к вязкости воды. Например, вязкость 1-ного водного раствора силиката натрия с добавками 2-ного сульфата аммония и 0,01-ногс 6 О бромида натрия составляет 1,07 сП, а 5-ного раствора - 1,18 сП.Подаваемый н выработанное пространство раствор фильтруется через обрушенные породы, и по достижению задан ной отметки начинается процесс геле- образования и создается воздухонепроницаемая стенка из обрушенных пород и геля.Гелеобразующий состав в жидкой фазе аналогичен по свойствам воде, поэтому хорошо транспортируется по трубам, легко перемещается в обрушенных породах и проникает в мелкие трещины. Состав обладает высокими огнезащитными и огнетушащими свойствами, так как содержит большое количество воды с добавкой силикатов. Процесс образования геля во времени управляем и это дает возможность заполнять :выработанное пространство отработан 1 ных и действующих участков на необходимую величину по падению, простира" нию и мощности. В гелеобразном состоянии состав практически воздухонепроницаем при . депрессии до 500 кгс/м. На поверхности угля образуется герметичная пленка, сохраня ющаяся и после разложения геля. Срок разложения также зависит от состава и может регулироваться в значи" тельных пределах (от 4-6 месяцев до 1-2 ле 1.Ниже приводятся примеры получения и характеристики предлагаемого соста. ва в заявленных пределах.П р и м е р 1. Для приготовления состава со сроком гелеобразования 15 мин необходимо следующее содержание составляющих .:омпонентов, вес.:Силикат натрия(жидкое стекло) 0,6Сульфат аммония 2,2Бромид натрия 0,01Отходы флотации 2,0Вода Остальное Таким образом, для получения 1 т состава требуется, кг силикат натрия 6; сульфат аммония 22; бромид натрия 0,1; отходы флотации 20; вода 951,9.В смеситель типа СБпроизводительностью 2 м /ч подается требуемое количество воды и из йозаторов в нее водятся добавки: сульфат аммония, бромид натрия и отходы флотации. После полного растворения и равномерного перемешивания в течение 2-3 мин указанных компонентов вводится силикат натрия. После перемешивания состав насосом ВКИподается по трубопроводу в выработанное пространство. Данный состав иМеет следующие свойства;Время гелеобразования 15 мин Статическое напряжение сдвига 17,3 Па Вязкость исходногораствора, 1,02 сП П р и м е р 2. Для приготовления 1 т состава, содержащего 2,0 силиката натрия, 1,8 сульфата аммония, 0,01 бромида натрия, 2,0 от1009455 Составитель Ю. Куценко Техред Т. Фанта Редактор О. Юркова1 Эаказ 2538/4 Тираж 438ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Корректор В. Бутяга Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходов флотации и воду, требуются сле дующие компоненты, кг;Силикат натрия 20Сульфат аммония 18Бромид натрия 0,1Отходы флотации20Вода 941,9Технология приготовления не отличается от описанной в примере 1.Полученный состав имеет следующие свойства:Время гелеобразования 30 минВязкость исходногораствора 1,1 сПСтатическое напряжение сдвига 130,6 ПаП р и м е р 3. Для получения 1 т состава, содержащего 5 силиката нат рия, 2,5 сульфата аммония, 0,01 бромида натрия, 1 отходов флотации и воду, требуются следующие исходные компоненты, кгСиликат натрия 50Сульфат аммония 25Бромид натрия 0,1Отходы флотации 10Вода 914,9Технология приготовления не отли. чается от описанной в примере 1.Полученный состав имеет следующие свойства:Время гелеобраэования 15 мин Вязкость исходногораствора 1,18 сПСтатическое напряжение 190,4 ПаПодбором компонентов в заявленных 5 пределах можно менять время гелеобразования от 15 мин до 3 ч.В качестве гелеобразующей основыможет быть принят силикат любогощелочного металла натрия, калия и 10 т.д.) . Коагулятором может быть любаясоль сильной кислоты и слабого основания (сульфат или хлорид аммония и др)Бромид натрия может быть эамещен лю-бой другой солью галоидводородной 15 кислоты в тех же пределах. Использование предлагаемого состава позволит повысить эффективностьпрофилактической обработки выработанного пространства, так как гель приобычных условиях практически воздухо.непроницаем и не дает усадки, а со .-.став имеет высокую проникающую способность; сократить в 2-3 раза за траты труда, времени и средств напрофилактику и тушение эндогенныхпожаров, создать регулируемую по времену, и площади объемную изоляцию выработанного пространства, исключитьвоэйокность прорывов пульпы в действующие горные выработки; исключитьзатраты на расчистку горных выработок.