Состав для обработки газоносного угольного пласта Советский патент 1985 года по МПК E21F7/00 

СО

оо ю

оо

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам борьбы с газовыделением из угольных пластов, и может быть использовано для профилактической обработки газоносных угольных пластов для о нижения газовыделения при их выемке, так как при разработке угольных пластов отмечается выделение из них и отбитого угля значительного количества токсичных и взрывчатых газов, концентрации которых в рудничной атмосфере могут превышать предельно допустимые, что создает вредные условия труда, повышает экологическую опасность и снижает производительность труда по добыче угля.

Известен состав 1 для обработки газочесного угольного пласта, содержаший следующие ингредиенты, мае. %: Смачиватель ДБ 0,1-0,3 Азотнокислый

аммоний25,0-30,0

ВодаОстальное до 100.

Недостатком данного состава является его невысокая эффективность снижения газовыделения, обусловленная тем, что жидкость состава не позволяет из-за своей невысокой поверхностной активности получить достаточно высокие значения капиллярного давления в порах угля и надежно закупорить содержащийся в них газ.

Кроме того, данный состав содержит компоненты биологически жесткого вещества, каким является дитретичный бутилфенол (ДБ), обладающий низкой степенью биоразлагаемости (БР) 38-40% . Попадая с угольной пылью в рудничную атмосферу при отработке угольного пласта, ДБ ухудшает санитарно-гигиенические условия в забое, тем самым снижая безопасность работ и способствуя развитию профессиональных заболеваний горных рабочих, т. е. создается определенная экологическая опасность. Известен состав 2 для обработки газоносных углей и пород, включающий следующие компоненты, мае. %:

1,8-2,7 1,6-2,5 3,5-5,5 Остальное до

100

Применение этого состава для снижения газовыделения из разрабатываемого угольного пласта малоэффективно, так как не позволяет получить достаточно высокие значения капиллярного давления жидкости в порах угля.

Кроме того, в этот состав входит хлористое железо, которое, выделяясь из отбитого угля и попадая с угольной пылью в рудничную атмосферу, представляет серьезную; профессиональную вредность.

Композиция данного состава имеет также высокую стоимость.

Цель изобретения - снижение газовыделения при разработке угольного пласта и уменьшение токсичности состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для обработки газоносного угольного пласта, включающий мочевину и воду, дополнительно содержит натриевую соль алкилсульфоновой кислоты фракции Си -С при следующем соотношении компонентов, мае. %:

0,500-3,000

Мочевина Натриевая соль алкилсульфоновой кислоты фракции Си -Cj7

0,005-0,1 Остальное до 100 Вода

Данный состав получают путем смешивания составляющих компонентов при нормальных условиях.

Полученный состав характеризуется следующими свойствами.

Натриевая соль алкилсульфоновой кислоты СпНглч- -CHzSOjNa, где п 11-17, ГОСТ 12390-66, БР 90о/о, представляет собой пасту от белого до желтого цвета, хорошо растворима в воде, устойчива к солям жесткости, растворам кислот и щелочей. Применяется в производстве мощных композиций и мягкого мыла. Применение для снижения газовыделения из угля неизвестно. В предлагаемой композиции выполняет роль поверхностно-активного вещества, которое позволяет снизить поверхиостное натяжение жидкости, повысить ее поверхностную активность и проникнуть- в более мелкие поры угля, тем самым создать более высокие значения капиллярного давления жидкости, закупоривающей находящийся в порах газ, а следовательно, более эффективно снизить газовыделение из угольного пласта и отбитого угля.

Мочевина (карбамид) ГОСТ 6691-77, представляет собой твердый продукт в виде порощка или гранул, хорошо растворяется в воде. Применяется обычно в качестве удобрения в сельском хозяйстве. В композиции усиливает эффект действия иатриевой соли по проникновению жидкости в более мелкие поры и, в конечном итоге, способствует более эффективному снижению газовыделения из угля. Усилие этого эффек;та достигается тем, что карбамид либо kaтализирует действие натриевой соли, либ образует с ней синергетическую смесь. Вода является разбавителем.

В качестве критерия оценки эффективности предлагаемого состава взято давление жидкости в порах угля, определяемое по формуле.,

Р- Аосод8.

1 ГдеР - капиллярное давление жидкости. Па;

о - коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела жидкость - газ, ,

Q - краевой угол смачивания, град; f - радиус поры, м.

Коэффициент поверхностного натяжения применяемого раствора и краевой угол смачивания угля конкретной марки данной жидкостью определяются экспериментально по известным методикам.

Чем выше достигаемое капиллярное давление жидкости в порах угля, тем при более высоком давлении закупорен в порах газ и выше эффект снижения газовыделения.

Основное количество заключенного в угле газа содержится в микропорах радиусом ГИТАХ 510 м и менее. Тут принята предложенная Ходотом классификация пор.

Для закупоривания газа в угле необходимо и достаточно, чтобы капиллярное давление жидкости в микропорах максимального радиуса превысило давление заключенного в них газа. В более мелких порах капиллярное давление имеет более высокие значения. Для количественной оценки эффективности применяемого состава достаточно оценить капиллярное давление жидкости, создаваемое в микропорах максимального радиуса Гп,ах 5-10 м.

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний капиллярного давления жидкостей разного состава в микропорах максимального радиуса 5-10м угля марки Г.

СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗОНОСНОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий мрчевину и воду, отличающийся тем что, с целью снижения газовыделения при разработке угольного пласта и уменьшения токсичности состава, он дополнительно содержит натриевую соль алкилсульфоновой кислоты фракции C(i-С17 при следующем соотнощении компонентов, мас.°/о: Мочевина0,500-3,000 Натриевая соль алкилсульфоновбй кислоты фракции Си-Ctr0,005-0,100 ВодаОстальное /

0,015 0,015

99,985

0,3

30,0 0,015

69,7

0,1

25,0 0,015

74,9

0,005 0,015

3,0

96,995

0,05 0,015

1,5

98,45

0,1 0,015

0,5

99,4

11,2

10,5

10,3

12,1

12,6

12,2

Из данных таблицы следует, что применение предлагаемого состава обеспечивает повышение капиллярного давления 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.

Относительное снижение газовыделения из угля в самом худшем случае прямо пропорционально относительному изменению давления оставшегося в пласте газа, т. е. относительному изменению капиллярного давления закупоривающей газ жидкости. Как следует из результатов испытаний капиллярного да вления, применение предлагаемого состава по сравнению с базовым, в качестве которого взят 0,015%-ный водный раствор смачивателя ДБ, позволит снизить газовыделение из угольного пласта и отбитого угля как минимум на 12,5%, а по сравнению с применением известного состава - как минимум на 20%.

Следовательно, применение предлагаемого состава для профилактической обработки газоносного угольного пласта позволит более эффективно снизить газовыделение из разрабатываемого угольного пласта и отбитого угля по сравнению с применением известных составов, потому, что предлагаемый состав позволяет получить в порах угля более высокие значения капиллярного давления жидкости, а значит, более надежно закупорить находящийся в порах угля газ.

Кроме того, применение предлагаемого состава по сравнению с применением известных уменьшает экологическую опасность, исключает возможность загрязнения окружающей среды, так как входящая в состав его компонентов натриевая соль алкилсульфоновой кислоты имеет высокую степень БР 90%, в то время как смачиватель ДБ, входящий в базовый и известный составы, имеет низкую степень БР 38-40%. Применение предлагаемого состава с биоразагающимся «мягким поверхностно-активным веществом позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия горных работ путем меньшего загрязнения рудничной атмосферы вредными веществами, а следовательно, повысить безопасность работ и снизить

ровень профессиональных заболеваний, что имеет важное социальное значение.

Для приготовления предлагаемого состава можно использовать воду любой жесткости, т. е. обычную шахтную воду.

Состав применяют путем закачки в газоносный угольный пласт через сеть длинных скважин, пробуренных в плоскости пласта из подготовительных выработок. Устья скважин герметизируют известными способами. Давление, темп и время нагнетания

подбирают индивидуально для каждого конкретного шахтопласта с учетом его характеристик.

Полученное в результате применения предлагаемого состава снижение газовыделения из разрабатываемого пласта и отбитого угля позволит в конечном итоге повысить нагрузку на очистной забой по газовому фактору, т. е. повысить производительность труда по добыче угля.