Состав для профилактической обработки целиков угля Советский патент 1991 года по МПК E21F5/06 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в целиках угля при подземной разработке пластов угля, склонных к самовозгоранию.

Целью изобретения является повышение эффективности профилактической обработки целиков угля с длительными сроками службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного давления.

Состав содержит компоненты в следующих соотношениях, мае. %:

Глина

Силикат натрия

Хлористый

кальций

Полиакриламид

Вода

55-60 1.5-3,0

2.0-5,0 0.005-0,025 Остальное (до 100) На чертеже приведена технологическая схема получения и применения предлагаемого состава.

Пример 1 Для приготовления 1 т состава с оптимальными свойствами требуON

Јь ГО О

-N

СП

ется 600 кг глины, 40 кг хлористого кальция, 20 кг силиката натрия, 0,1 кг полиакрилами- да и 339,9 кг воды, из которых составляют три водных раствора компонентов: 600 кг глины + 140 кг воды; 40 кг хлористого каль- ция + 0,1 кгполиакриламида + 139,9 кг воды; 20 кг силиката натрия + 60 кг воды. Такое разделение целесообразно исходя из особенностей гелеобразующих составов, т. е. один из гелеобразующих компонентов рекомендуется вводить перед подачей состава в скважину, так как из-за непредвиденной остановки технологической линии процесс гелеобразования может начаться до ввода в массив. Кроме того, такое разде- ление обеспечивает возможность лучше перемешать компоненты. В мешалку 1 подают глину и воду, перемешивают, пропускают раствор через дробилку 2 и вибросито 3, а затем сливают его в бак 4 с активатором 5, куда вводят второй раствор, содержащий хлористый кальций, полиакриламид и воду. Третий раствор, содержащий силикат натрия и воду, заливают в бак 6. Подачку состава в скважину 7 через герметизатор 8 осуществляют насосом 9, всас которого раздельно введен в баки 4 и 6. Через 180 с состав переходит в гель, теряет подвижность и закупориваеттрещины. Полученный состав имеет следующие характеристики: Расплыв8 10 2 м

4,8-102Па

Адгезия Динамическая

вязкость9,9-103Па.с

Давление фильтрации через трещины с раскры

v2

тием 4,0-1,2 мм ...192 -10 МПа Время гелеобразования 180с Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено. Состав может использоваться для профилактической обработки без ограничений.

Пример 2. Для приготовления состава с содержанием компонентов по верхнему пределу необходимо использовать 600 кг глины, 50 кг хлористого кальция, 0,25 кг полиакриламида, 30 кг силиката натрия и 319,75 кг воды, из которых составляют три водных раствора: 600 кг глины + 130 кг воды; 50 кг хлористого кальция + 0,25 кг полиакриламида + 99,75 кг воды; 30 кг силиката натрия + 90 кг воды. Технология приготовления состава и подачи его в целик не отличается от примера 1.

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв7,

Адгезия4,89-102Па

Динамическая

вязкость25,5-Ю3 Па.с

Давление фильтрации через трещины с раскрытием 4,0-1,2 мм57,0-102...

...333, Время гелеобразования 60 с Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено. Состав может использоваться для профилактической обработки целиков без ограничений.

Пример 3. Для приготовления состава с содержанием компонентов по нижнему пределу необходимо использовать 550 кг глины, 20 кг хлористого кальция, 0,05 кг по- лиакриламида, 15 кг силиката натрия и 414,95 кг воды, из которых составляют три водных раствора: 550 кг глины + 300 кг воды; 20 кг хлористого кальция + 0,05 кг полиакриламида + 69,95 кг.воды; 15 кг силиката натрия + 4,5 кг воды. Технология приготовления состава и подача его в целик не отличается от примера 1.

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв8,

5

0 5

0 5

Адгезия Динамическая вязкость Давление фильтрации через трещины с раскрытием 4 мм-1,2 мм

3,36-10 Па 1,4-103Па.с

0,8-102... ... 22-10 2МПа Время гелеобразования300 с Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не обнаружено. Состав может использоваться для профилактической обработки целиков без ограничений.

Пример 4, Для приготовления состава с содержанием компонентов ниже нижнего предела используется 500 кг глины (50%), 15 кг хлористого кальция (1,5%), 0,05 кг полиакриламида (0,005%), 10 кг силиката натрия (1,0) и 474,95 кг воды (47,495%), из которых составляют три водных раствора: 500 кг глины + 387 кг воды; 15 кг хлористого кальция + 0,05 кг полиакриламида + 69,95 кг воды; 10 кг силиката натрия + 18 кг воды

Технология приготовления состава и подача его в целик не отличается от примера 1.

0.84-103Па.с

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв12.

Адгезия1,7-102 Па

Динамическая вязкость Давление фильтрации через трещины с раскрытием 4.0-1,2 мм0....

... 4, Время гелеобразования600 с Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% составляют 0,1 %. Состав может быть рекомендован для профилактической обработки целиков по следующим причинам: длительный срок ге- леобразования, невысокая плотность геля, малое сопротивление выдавливанию, поте- ря влаги.

Вследствие указанных недостатков состав будет выдавливаться из трещин и произойдет его сушка. Состав может использоваться только для обработки цели- ков с небольшим сроком службы, находящихся в зонах с установившимся невысоким горным давлением.

Пример 5. Для приготовления состава с содержанием компонентов выше верх- него предела используется 630 кг глины (63%), 60 кг хлористого кальция (6%), 50 кг силиката натрия (5%), 0,3 кг полиакрилами- да (0,03%) и 259,7 кг воды (25,97%), из которых составляют три водных раствора: 630 кг глины + 50 кг воды; 60 кг хлористого кальция + 0.3 кг полиакриламида +89,7 кг воды; 50 кг силиката натрия + 120 кг воды. Технология приготовления состава и подачи его в целик не отличается от примера 1.

Полученный состав обладает следующими свойствами:

Расплыв6, м

Адгезия4,64-102 Па

Динамическая

вязкость37,6-103 Па.с

Давление фильтрации через трещины с раскрытием 4,0-1,2 мм59,0-102...

... 342,0-102 МПа Время гелео- бразования40 с

Потери влаги за 30 дней хранения при относительной влажности 100% не установ- лено.

В связи с высокой вязкостью и малым временем гелеобразования раствор имеет небольшой радиус распространения и проникает только в крупные трещины. Состав может использоваться в качестве изолирующей пасты для покрытия перемычек и заполнения крупных трещин. Использование его для обработки целиков нецелесообразно.

Из приведенных примеров видно, что в предлагаемых пределах состав может эффективно применяться для обработки целиков. При содержании глины в составе более 60% снижается проникающая способность его И мелкие трещины остаются не заполненные. При содержании менее 55% значительно снижаются прочностные свойства и вязкость.

В составе используется водный раствор силиката натрия (растворимое жидкое стекло) с удельным весом 1,35-1,40 г/см и модулем 2,5-3,0, служащий структурообразующим реагентом данной системы и содер- жание его должно соответствовать содержанию хлористого кальция, который вводят для инициирования процесса коагуляции, структуирования данной системы и как водопоглощающее средство. Изменение содержания этих компонентов за указанные пределы отрицательно влияет на качество геля, ухудшает его структуру и плотность.

Полиакриламид придает составу после гелеобразования вязкость и адгезионные свойства. При введении полиакриламида менее 0,005% эффект практически не наблюдается, а свыше 0,025% не дает значительного улучшения характеристик, но удорожает состав.

Формула изобретения Состав для профилактической обработки целиков угля, включающий силикат натрия, полиакриламид и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактической обработки целиков с длительным сроком службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного давления, он дополнительно содержит глину и хлористый кальций при следующем соотношении компонентов, мае. %: Силикат натрия1,5-3,0

Полиакриламид0,005-0,025

Глина55-60

Хлористый кальций2,0-5,0

ВодаОстальное

Вода+глина

/

Вода+силикат

Натрия X

-t-хлористый кальции + +поли акриламид

i

V/////////J

FH

Г/ 7

УХ

Изобретение относится к горной про- мышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в целиках угля при подземной разработке пластов угля, склонных к самовозгоранию. Цель - повышение эффективности профилактической обработки целиков угля с длительными сроками службы за счет улучшения гигроскопических свойств состава и увеличения его сопротивления выдавливанию из трещин под действием горного дав- ления. Состав содержит следующие компоненты при их соотношении, мае. %: глина 55-60 силикат натрия 1,5-3,0, кальций хлористый 2 0-5 0 полиакриламид 0,005-0,025, вода остальное Состав готовят путем последовательного смешивания глинистой суспензии и водных растворов хлористого кальция полиакрилэмида и силиката натрия причем водный рзствоо силиката натрия вводят и смесь перед подачей ее в скважину За счет высокой пластичности состав заполняет трещины где происходит процесс гелеобразованил, обусловленный наличием силиката натрия и хлористого катьция Глина увеличивает сопротивление геля выдавливанию из трещин под действием горного давления и, в сочетании с хлористым кальцием, повышает гигроскопические свойства состава. 1 ил. (Л С