Состав для нагнетания в угольные пласты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 5 7 Е 21 Р 5/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 110 МИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Г ЗОБРЕТЕНИЯ /0 ЕЛЬСТВУ А (,(71) Институт геотехнической мехки ЛН УССР(56) 1. Москаленко Э.М. Научныеновы биохимического и физико-хитческого способа борьбы с метаномугольных шахтах. - Лвтореф. дис.соиск. учен, степеци д-ра техц.М., МГИ, 1971, с. 17-22,2. Авторское свидетельство ССЯф 729365. кл, Е 215/ОО,Е 217/ОО, 1980,3. Абрамов Ф,А. и др. Физикоческий способ предотвращения газнамических явлений в угольных шаКиев, "Наукова Думка", 1982, с.1(прототип),(54)(57) УГОЛ ЫБ 1 зовател ий ти обра качест ульфоца нгредиеЛигцо,0-40стальцое вцааук ими дитах. ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД СОСТАВ ДЛЯ ИЛГНГТЛНИЯ В ПЛЛСТБ 1, включаюший гелеообра и воду, о т л и ч а ю щ и йчто, с целью улучшеция ус " уда и повгшяеция эффективцосотки массива, оц содержит ве гелеобразователя лигноты прц следуюшем соотношении цтоя, маг./:сульфо 11135 б 7Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для реализации физико-химического способа предотвращения выбросов угля и газа, горных ударов в угольных шахтах,5 уменьшения газовыделения и пылеобразонания.Известны составы для физико-химического воздействия на угольные, в том числе выбросоопасные пласты, со держащие мочевино-формальдегидную смолу, коагулянт, например клористый аммоний, и воду Г 13Известны также составы, содержащие мочевино-формапьдегидную смолу, инертный наполнитель, добавляемый с целью уменьшения концентрации смоли, коагулянт и воду 123,Недостатками указанных составов является то, что при их отверждении 20 выделяется формальдегид, являющийся первичным ядом и оказывающий вредное воздействие на работающих в забое людей. Кроме тогоони имеют высокую стоимость, достигающую бР руб. за 1 т рабочего состава.Наиболее близок к предлагаемому состав для нагнетания в угольные пласты, содержащий воду, жидкое стекло и гелеобразователь, например 30 бикарбонат натрия. При нагнетании в угольные пласты состав образует вязкий гель, изменяющий механические свойства угля н сторону снижения выбросоопасности и блокирующий метан в углс благодаря уменьшению гаэопроницаемости Г 33. Однако пыль из угля, обработанного известным составом, оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье людей.Состав образует неорганический гель, адгеэионно не связанный с углем и со временем претерпевающий значи тельный синерезис, что приводит к малой степени блокирования метана н угле. Обработка ныбросоопасного угля этим составом не вызывает значительных изменений физико-механических 50 свойств в сторону снижения выбросоопасности,Недостатком данного состава является также сложность технологии его изготовления, вызванная необходимос тью проведения в каждом случае исследований по подбору необходимой концентрации коагулянта, обеспечивающей требуемое время схватывания при заданном составе шахтной воды.Цель иэобретени: - улучшение условий, повышение безопасности труда и повышение эффективности обработки массива.Для достижения указанной цели состав для нагнетания н угольные пласты, включающий гелеобразователь и воду, содержит в.качестве гелеобразователя лигносульфонаты при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7:Лигносульфонаты 5,0-40Вода Остальное,Были приготовлены водные растворы, содержащие 2,5; 20; 40 и 45 мас,7 лигносульфонатов (в виде раствора концентрата сульфито-дрожжевой бражки целлюлозно-бумажного комбината).Об эффективности предлагаемого состава судили по результатам определения механических свойств образцов выбросоопасног угля.В таблице приведены результаты сравнительных испытаний свойств образцов выбросоопасного угля, обработанных предлагаемым и известным составами.Как видно из таблицы обработка выбросоопасного угля предлагаемым составом более эффективна, чем составом прототипа, Увеличивается пластичность угля (так как уменьшился модуль спада), уменьшается склонность угля к бурному разрушению (уменьшение отношения модуля спада к модулю упругости), а также повышается устойчивость краевой части угольного пласта (увеличение критического значения коэффициента интенсивности напряжений), что приводит к снижению выбросоопасности и удароопасности пласта после его физико-химической обработки. Кроме того, уменьшаются коэффициент разрыхленности,число образующихся трещин, параллельных свободной поверхности, и гаэопроницаемость кернов, что снижает выбросоопасность обработанного угля по газовому фактору и приводит к уменьшению газовыделения в горные выработки. Как видно из таблицы, обработка предлагаемым составом вызывает значи тельное уменьшение количества образующихся пылевых фракций.,2 2 8 3 11135Механизм действия предлагаемого состава состоит в следукнцем.Так как в переходные поры и в микропоры угля впитывается вода, а макромолекулы лигносульфонатов и их 5 агрегаты не могут вследствие своего большого размера проникнуть в микро- поры, состав в трещинах и микропорах концентрируется, значительно увеличивая свою вязкость. При взаимодейст вии с карбонатными включениями в угле уменьшается концентрация ионов гидроксония и вязкость состава увеличивается также благодаря образованию в нем коагуляционных структур. 5 Проникая в переходные поры и микропоры и адсорбируясь на полярныхфункциональных группах угля, молекулы воды вызывают внутриструктурную 20пластификацию, а вязкий продукт, содержащий лигносульфонаты, находящийся в трещинах и макропорах, вызываетмежструктурную пластификацию, что вцелом ведет к увеличению пластичности угля и уменьшению его выбросоопасности,Адгезионно связываясь с углем,лигносульфонаты вызывают агрегатирование пыли и уменьшают на несколькопорядков газопроницаемость угля.Нижний предел концентрации лигносулъфонатов (5 мас.Х) определен иэусловия эффективности действия состава (см. таблицу).Верхний предел концентрации лигносульфонатов (40 мас.7) определен изтого факта, что при увеличении кон 67 4центрации уменьшается эффективностьобработки угля вследствие их значительной вязкости и низкой проникающей способности,Предлагаемый состав позволяетисключить токсичность и вредное воздействие на организм людей, так какводные растворы лигносульфонатов необладают вредным действием, что улуч"шает условия труда, в несколько разповысить эффективность физико-химической обработки массива противовыбросного и противоударного мероприятия и способа уменьшения газовыделения и пылеобразования благодаря тому,что обработка угля предлагаемым составом в большей мере (2-5 раэ) изменяет механические свойства угля всторону снижения выбросоопасности,удароопасности и уменьшает гаэопроницаемость и пылеобразующую способность угля, что повышает безопасностьи улучшает условия труда горнорабочих в результате увеличения эффективности мероприятий по борьбе с основными опасностями и вредностями вугольных шахтах, упростить технологию приготовления состава, вследствие исключения работ по подбору длякаждой иэ используемых шахтных воднеобходимой концентрации коагулянта,обеспечивающей нужное время схватывания, а также уменьшить загрязнениеокружающей среды путем уменьшенияколичества не находящих применениялигносульфонатов, сбрасываемых состочными водами целлюлозно-бумажными предприятиями.1113567 Продолжение таблицы Необработанный Уголь,об-,работанный 3%уголь 2040 Параметр натрия Коэффициентраэрыхленности 0,998 0,998 0,997 0,997 0,997 0,998 0,999 Критическое значение коэфФициента интенсивности напряжения, МПа м 36,5 45 уО 50,5 60,5 62,0 41,0 20,5 Число трещин, параллел ьньх свободной поверхности, образующихся при разрушении угля 9,0 8,7 8,5 9,8 10,7 13,5 Газ опро ниаемость кернов,мг 3,0 10 5,010 5,01 О 3,0 10 1,0 1 О Э,810 1,0 10-гг -ггл 0,2 0,2 . 0,05 0,05 0,3 0,4 Составитель И.федяеваРедактор Л.Пчелинская Техред Й,Астапош Корректор Е.СирохманЗаказ 6546/29 Тираж 426 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Содержаниепылевыхфракций