Состав для профилактики эндогенных пожаров Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

сл

Э)

:л

р Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию, и предназначено для профилактической обработки выработанного про странства с целью снижения эндогенной пожароопасности. Известен состав, соде)1жащий 9995 вес.% воды и 1-5 вес.% пенообразо вателя (ПО-1, Прогресс и др.). Пены представляет собой дисперсную дву фазную систему, состоящую из пузьфьков воздуха или инертного газа, разделенных тонкими пленками жидкости. Пенообразователь вводится в жидкость для снижения величины поверхностного натяжения и придания оболочкам пузырьков структурно-механической проч ности. Приготовление водовоздушной пены осуществляется путем смешивания воды с пенообразователем в заданном объеме с последующим вспениванием в пеногенераторе сжатым воздухом или инертным газом. Подача пены в участок осуществляется через скважины 1 . Недостатками данного состава явля ются: низкая стойкость пены, вследст вие чего невозможно добиться высоког качества профилактики, так как при разрущении пены воздухопроницаемость выработанного пространства снова уве личивается, после разрушения пены на кусках угля не образуется защитной плёнки и в процессе сушки его скорость окислительных процессов резко возрастаетi при пенообразовании и по даче пены в выработанное пространство поступает значительное количество кислородаi недостаточная воздухопроницаемость пены, что не исключает прососы воздуха; снижение удельной скорости сорбции кислорода углем наблюдается в основном при нахождении кусков угля в пене., с разрушением пены эффект практически не наблюдается. Таким образом, эффективность применения известного состава водовоздушной пены носит кратковременный характер и проявляется, в основном, только в процессе обработки. Поэтому известный состав используется для тушения очагов пожаров и практически не применяется для профилактики зндо генных пожаров. Наиболее близким к изобре ению является состав для профилактики эндогенных пожаров, включающий глину, портландцемент, жидкое стекло, молотый гранулированный доменный шлак и воду 2 . Однако указанный состав недостаточно эффективен, так как не обеспечивает объемной обработки выработанного пространства и в незначительной степени снижает окисляемость угля. Целью изобретения является повышение эффективности профилактики за счет обеспечения объемной обработки выработанного пространства, снижения химической активности угля и воздухопроницаемости обработанного массива. Поставленная цель достигается тем, что состав для профилактики эндогенных пожаров, включающий жидкое стекло и воду, дополнительно содержит сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Жидкое стекло 1-3 Сульфат аммония 1-3 Пенообразователь 0,5-2 Полиакриламид 0,2-0,5 ВодаОстальное Введение жидкого стекла и сульфата аммония в указанных количествах обеспечивает прохождение процесса гелеобразования, которьш оказывает существенное влияние на свойства вспененного состава. При содержании жидкого стекла и сульфата аммония в количествах менее 1% срок гелеобразования увеличивается до 20 ч. При этом гель получается нестойкий и низкого качества. Выбор содержания указанных компонентов обуславливается требованием, чтобы срок гелеобразования был менее времени начала разрушения пены на основе воды и пенообразователя (6 ч). При нарушении этого требования гелеобразование происходит при распаде пены и пеногель не получается. При содержании в составе каждого компонента не менее 1% по весу полный срок процесса гелеобразования не превышает 6ч. Содержание полиакриламида влияет на вязкопластичные свойства пеногеля. При введении его менее 0,2% эффект практически не наблюдается. Увеличение содержания полиакриламида более 0,5% является нецелесообразным, так как пластичность состава получается вполне приемлемой для пены и в дальнейшем меняется незначительно. Содержание пенообразователя приня то 0,5-2%, так как от его содержания зависит дисперсность, кратность и стойкость пены. Введение указанного количества пенообразователя позволяет при вспенивании получить низкокра ную пену (5-6) с монодисперсной системой со средним диаметром пузырьков 0,3-1 мм и стойкость пены из воды не менее 6ч. Для получения пены может использоваться серийно выпускаемое оборудо вание: установка локализации эндоген ных пожаров УЛЭП-2 и герметизаторы скважин. Для вспенивания состава мож но применять сжатый воздух или инерт ный газ (азот). После смешивания компонентов состав вспенивают и направляют по скважинам под напором 0,5 МПа в вьфаботанное пространство, где пена заполняет пустоты и трещины и обволакивае куски угля. Через заданное содержани ем компонентов время начинается процесс гелеобразования, в результате которого пена теряет подвижность, оболочки пузырьков становятся более прозрачными и резко возрастает возду хонепроницаемость пеногеля. В то же время процесс гелеобразования сопровождается выделением аммиака, которы заполняет пузьфьки пены и хорошо сор бируется углем, снижая его способность к окислению. При образовании 1 М пеногеля практически вьцделяется 1,3 м аммиака. В то же время реакци гелеобразования проходит с поглощени ем тепла из окружающей среды в количестве 2000 ккал на 1 м раствора. Обработанный пеногелем массив становится воздухонепроницаем, так как пеногель при перепаде давления до 1000 мм вод.ст. практически не пропускает воздух. Указанные особенности пеногеля обеспечивают более высокое качество профилактической обработки выработанного пространства. Стойкость пеногеля составляет 2530 сут., т.е. срок, в течение которого завершается сдвижение массива и происходит его уплотнение. После распада пеногеля куски угля покрываются защитной пленкой, предохраняющей его от окисления в случае прососов воздуха. Ниже приведены примеры получения предлагаемого вспененного состава в заявленных пределах. Пример 1. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов, весЛ: жидкое стекло 3,OJ сульфат аммония 2,2, пенообразователь 0,5, полиакриламид 0,2, вода 94,1 требуется, кг: жидкое стекло 30; сульфат аммония 22i пенообразователь (Про1- ресс) 5; полиакриламид 2, вода, очищенная от механических примесей. 941. Для получения вспененного состава используется установка УЛЭП-2 с компрессором и баком, состоящим из двух емкостей. В одну емкость загружают жидкое стекло, во вторую - воду, сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид, которые перемешивают 1,5-2 мин до полного растворения соли . Из емкостей компоненты засасываются в смеситель через дозаторы и затем смесь направляется в пеногенератор. В нем под действием сжатого воздуха или инертного газа (азота) с давлением 1 МПа и расходом 5-6 м на 1 т компонентов состав вспенивается и пена по шлангу направляется под давлением 0,5 МПа к скважинам, оснащенным герметизаторами, и далее в выработанное пространство. Через 13 мин после смешивания компонентов происходит процесс гелеобразования и вспененная масса превращается в стойкую монодисперсную мелкопористую структуру с диаметром пзр (пузырьков) 0,3-1 мм, заполненных на 0,1 часть объема аммиаком. Кратность пены составляет 5-6. Разрушение пеногеля происходит Hfi 20% через 10-12 сут., на 50% - через 25-30 сут. Полного разрушения пены не наблюдается. После образования пеногеля состав практически теряет подвижность. Характеристика полученного вспененного состава: Время гелеобразования, мин 13 Воздухопроницаемость при давлении Практически 1000 мм.вод.ст. воздухонепроницаемНапряжение сдвига. Па Кратность пены Плотность, кг/м Вязкость, Пас Теплопроводность, Вт/мК

СОСТАВ ДЛЯ ПРОадЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХПОЖАРОВ, включающий жидкое стекло и воду, отлич-ающ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности профилактики за счет обеспечения объемной обработки выработанного пт остранства, снижений химической активности угля и воздухопроницаемости обработанного массива, он дополнительно содержит сульфат аммония, пенообразователь и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Жидкое стекло 1-3 Сульфат аммония 1-3 Пенообразователь 0,5-2 Полнакриламид 0,2-0,5 ВодаОстальное