Способ предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов Советский патент 1986 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения выбросов угля и газа, горных ударов в угольных шахтах,умен шения газовыделения и пьтеобразовани Известен способ предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов, включающий бурение скважин и нагнетание в них воды с добавками поверхностно-активных веществ ПJ.

Недостатком способа является низкая эффективность из-за неравномерности увлажнения, при этом процесс ведения горных работ на выбросоопас- ных и удароэпасных пластах сопровождается повьшенным газовыделением, выбросами угля и газа, горными ударами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и получаемому результату является способ предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов, включающий бурение скважин и нагнетание в них растворов твердеющих веществ на основе мочеви- но-формальдегидных смол t21.

Недостатком .известного способа является невысокая эффективность как противовыбросного мероприятия, что проявилось, например, при выбросах угля и газа мощностью 300 и ., В результате этого снижается безопасность труда.

Кроме того, при отверждении мо- чевино-формальдегидных смол вьщеля- ется формальдегид, являющийся первичным ядо и оказывающий вредное воздействие на работающих в забое людей, что приводит к ухудшению условий труда.

Цель изобретения - повьппение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных и удароопасных пластах путем увеличения пластических свойств угля и эффекта блокирования металла и трещиновато-пористой структуре угля.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно известному способу предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов, включающему бурение скважин и нагнетание в ,них растворов, нагнетание раствора ведут в два этапа, при этом на первом этапе в скважины нагнетают 20-50%-ный раствор лигносульфонатов, а затем известковую суспензию, содержащую не менее 20 мае.% гидрата окиси кальция.

5

0

25

При этом после нагнетания водного раствора лигносульфонатов производят нагнетание 0,2-10 мас.% катионов трехвалентного железа, при этом катионы трехвалентного железа вводят в виде хлорного или сернокислого железа, а лигносульфонат нагнетают в концентрации 10-40 мас.%.

Способ осуществляется следующим образом.

Бурят скважины, нагнетают через скважины в пласт в количествах 10 л на тонну угля в обрабатываемой зоне водный раствор, содержащий 20 - )5 50 мас.% лигносульфонатов, или водный раствор, содержащий 10-40 мас.% лигносульфонатов и 0,2-10 мас.% катионов трехвалентного железа в виде хлорного или сернокислого железа, а затем нагнетают в пласт извест- ;ковую суспензию в количестве 5 - 15% от объема раствора лигносульфонатов, при этом нагнетаемая известковая суспензия должна содержать не менее 20 мас.% гидрата окиси кальция.

При нагнетании в пласт водных растворов лигносульфонатов или водных растворов лигносульфонатов с добавкой катионов трехвалентного железа происходит увеличение пластических свойств угля.и частичное блокирование метана в трещиновато-хлористой структуре угля.

При последующем нагнетании извест- ковой суспензии происходит переход золя (раствора) лигносульфоната в вязкий 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.%) или нижние пределы концентрации лигносульфонатов (10 мас.%) и катионов трехвалентного железа (0,2 мас.%) определены из условия образования геля при контакте раствора с известковой суспензией. Верхние пределы концентрации лигносульфоната определены на, основе измерения их вязкости - при концентрации лигносульфонатов более 50 мас.% значительно воз- .. растает вязкость растворов, что ухудшает проникающую способность рабочих 55 жидкостей.

Добавка в раствор лигносульфонатов катионов трехвалентного железа облегчает процесс гелеобразования

30

40

50

и позволяет уменьшить концентрацию лигносульфонатов. Введение катионов трехвалентного железа в концентрагщн, превьшающей 10 мас.%, нецелесообразно, так как оно не приводит к даль- нейшему увеличению плотности геля.

Допустимый нижний предел степени пропитки пласта (10 л раствора лигно- сульфоната на тонну угля) определен по результатам исследований штастифи- кации угля при его пропитке различными количествами раствора. Например, . для углей известных пластов при степени пропитки 7-10 л/т отношение модуля спада к модулю упругости стано- вится меньше единицы, и, следовательно, достигается уровень пластификации, исключаклций возможность катастрофически быстрого разрушения угля

Нижний предел концентрации гидрата окиси кальция в нагнетаемой известковой суспензии определен из данных о возможности гелеобразования растворов лигносульфонатов и равен 20 мас,%. В угольные пласты нагнетают по возможности более концентрированные известковые суспензии, обРедактор А.Шишкина

Составитель Г.Васючкова Техред, В. Кадар

Заказ 1685/33 Тираж 436Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

разующие с растворами лигносульфонатов более плотные гели.

Применение предлагаемого способа в большей степени, чем известных, изменяет физико-механические свойства угля в сторону снижения выбросоопас- ности и удароопасности: интенсивнее снижаются модуль спада, отношения модуля спада к упругости, коэффициент разрыхленности угля, число трещин, параллельных свободной поверхности, образующихся при разрушении угля, и доля вьрсода мелких фракций, уменьшается газ опроницаемость угля, что приводит к увеличению безопасности труда.

Кроме того, применение способа позволяет улучшить условия труда за счет исключения токсичности, и вредного действия на организм лндей используемых веществ, так как применяемые растворы не обладают вредным воздействием, а также позволит увеличить экономичность физико-химического способа предотвращения выбросов угля и газа и горных ударов за счет меньшей стоимости применяемых в предлагаемом способе составов.

Корректор Т.Колб