Спосіб запобігання самозапалювання гірничих порід

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения самовозгорания твердых горючих ис-копаемых. пиритсодержащих р уд и отвальных пород. Известен способ предотвращения самовозгорания угля п утем воздействия на него гелеобразующими составами [1]. Сущность этого способа состоит в том, что производят нагнетание в целики угля в зонах геологических нарушений или обработку поверхности его в скоплениях гелеобразующими составами, время загустевания которых может изменяться от нескольких секунд до месяца и более в зависимости от соотношения и концентрации в нем реагентов. Гелеобразующий состав покрывает куски угля пластичной пленкой, предотвращающей доступ к его поверхности атмосферного воздуха и обладающей высокими антипирoгенными свойствами. Гелеобразующие составы содержат жидкое стекло, сульфат аммония или хлорид аммония и воду (93-95%). Недостаток этого способа обусловлен выделением из гелеобразующего состава в процессе его загустевания в зоне профилактических работ вредного для здоровья людей и взрывоопасного газоаммиака: необходимостью очень точной, на практике трудно выполнимой дозировки исходных веществ для достижения требуемого времени загустевания этого состава и зависимостью формирования защитного слоя от внешних факторов. Наиболее близким по технической сущности является способ предотвращения самовозгорания ископаемых углей [2], который принят в качестве прототипа. Он заключается в обработке их 1-3%-ным растворами ингибирующих ве ществ, в качестве которых рекомендуется использовать: карбонатные производные (NН4)2СО3, Са(НСО3)2, Nа2СО3 ; хлориды и сульфаты -NH4Cl, МgСl2, СаСl2, и Nа2SO3, NaHSO3; сульфи тные щелока, каталитические яды. Предполагается, что действие карбонатов на уголь как ингибиторов окисления его кислородом атмосферного воздуха обусловлено наличием в растворе карбонатных анионов, а также образованием щелочной среды. Считается, что ингибирующее действие на уголь хлоридов связано с гидролитическим расщеплением их, которое сопровождается выделением соляной кислоты, разрушающей минеральный каталитический комплекс. Допускается возможность применения сульфидов (Na2S) и фенолов в качестве каталитических ядов, которые отравляют каталитический комплекс, способствующий окислению угля атмосферным кислородом. Рекомендации по применению растворов указанных веществ не имеют достаточного научного обоснования. Каждое из этих ве ществ химически инертно по отношению к поверхности твердых горючих ископаемых, пиритсодержащих руд и так называемых пусты х пород. Наличие этих веществ в воде не исключает возможность растворения в ней кислорода атмосферного воздуха и взаимодействия его с поверхностью горной породы, что обуславливает при определенных условия х самонагревание и самовозгорание. Недостаток способа предотвращения самовозгорания углей заключается в том, что при воздействии на них растворов указанных веществ на открытой поверхности не образуется защитный слой антиоксиданта. В основу изобретения поставлена задача создания способа предотвращения самовозгорания горных пород, в котором путем образования на поверхности горных пород защитного слоя антиоксиданта, повышающего эффективность профилактики самовозгорания, обеспечивается экологический эффект. Поставленная задача решается тем, что в способе предотвращения самовозгорания горных пород, включающем воздействие на них 1-3%-ным раствором хлорида кальция, согласно изобретению, после насыщения породы раствором хлорида кальция омывают ее открытую поверхность суспензией гидроксида кальция, причем соотношение масс хлорида кальция и гидроксида кальция составляет 1:2. Принципиальное отличие предлагаемого способа от существующи х состоит в том, что защитный слой антиоксиданта создается последовательным воздействием на горную породу содержащимися в воде кальцийсодержащими химическими соединениями СаСl2 и Са(ОН)2, взаимодействующими между собой спонтанно на самой защищаемой поверхности с образованием двойного соединения СаСl2 • 3Са(ОН)2 х 12Н2O, имеющего к ней адгезию. Образование защитного слоя на поверхности горной породы при последовательном воздействии на нее раствором СаСl2 и суспензией Са(ОН)2 обусловлено протеканием реакции: СаСl2 + 3Са(ОН)2 + 12Н2O = CaCl 2 • 3Ca(OH)2•12H2O ¯ Согласно стехиометрии этого уравнения химической реакции, на 111 г СаСl2 должно приходиться 222 г Са(ОН)2. Следовательно, соотношение масс, реагирующи х между собой СаСl2 и Са(ОН)2 составляет 1:2. Это двойное соединение образует на поверхности горной породы сплошной защитный слой, состоящий из плотно упакованных игл. Двойное соединение СаСl2 3Са(ОН)2 • 12H2O обладает достаточно большой прочностью и не вымывается водой. Оно образуется и существует в естественных условиях, в зонах протекания различных геохимических процессов. Новым по отношению к прототипу является создание на поверхности горных пород слоя антиоксиданта за счет взаимодействия непосредственно на ней при участии воды кальцийсодержащих химических соединений СаСl2 и Ca(OH)2, подаваемых последовательно в виде раствора и суспензии в массив или горную массу. В этом заключается также и существенное отличие предлагаемого способа. Пример. При доставке пиритсодержащей породы в отвал производили орошение ее 3%-ным раствором хлорида кальция СаСl2 в технической воде. Раствор приготавливали в емкости, расположенной вблизи конвейера-питателя. С помощью насоса раствор подавали по трубопроводу к оросительным форсункам, расположенным над конвейером-питателем. Породу на нем интенсивно орошали раствором хлорида кальция, поступающим под давлением из форсунок. В пункте перегрузки породы с конвейера-питателя а бункернакопитель производили орошение породы 6%-ной суспензией Са(ОН)2, исходя из требуемого соотношения масс СаСl2 и Са(ОН)2 1:2. Известковую суспензию приготавливали в емкости, расположенной вблизи бункеранакопителя, путем перемешивания гашеной извести в воде. С помощью шламового насоса 1 В-20 суспензию Ca(OH)2 подавали по трубопроводу к оросительным форсункам, расположенным над пунктом перегрузки породы с конвейера-питателя в бункер-накопитель. Породу в пункте перегрузки орошали таким образом, чтобы количество жидкости, содержащейся в ней и в межкусковом пространстве, увеличилось вдвое. Коэффициент порозности кусковатой горной породы может быть 0,2...0,3. Поэтому на первой и второй стадиях обработки горной породы подавали по 100...150 л оаствора СаСl2 м суспензии Са(ОН)2 на 1м 3 объема ее. В целом расход раствора и суспензии составил 200...300 л на 1 м 3 горной породы. При 3%-ной концентрации СаСІ2 в растворе расход хлорида кальция составил 3...4.5 кг на 1м горной породы. При 6%-ной концентрации Са(ОН)2 в суспензии расход гидроксида кальция составил 6...9 кг на 1м горной породы. Общая масса хлорида кальция и гидроксида кальция, вошедших в состав двойного соединения, выделившегося на поверхности горной породы в 1 м 3 объема ее, составила 9...13,5 кг. В связи с тем, что в двойном соединении СаСl2 • 3Са(ОН)2х х 12Н2O на 111 г СаСl2 приходится, кроме 222 г. Са(ОН)2, 216 г воды, то при 3%-ной концентрации хлорида кальция в растворе содержание воды в образовавшемся слое антиоксиданта составило в 1 м 3 горной породы 5,8...8,7 кг. В связи с этим общая масса слоя антиоксиданта на поверхности горной породы в 1 м 3 объема ее при коэффициенте порозности e = 0,2 ... 0,3 составляет 14,8..,22,2 кг. Образовавшийся на поверхности горной породы защитный слой антиоксиданта имел толщину более 50 мкм. Положительный эффект предлагаемого способа заключается в изоляции поверхности горной породы, включая трещины и поры, от доступа внешних агентов выве тривания - влаги, растворенного кислорода и тионовых бактерий. При наличии на поверхности горной породы слоя антиоксиданта окислительновосстановительные реакции не протекают. Защитный слой на поверхности горной породы представлен экологически чистым прочным двойным соединением, известным в природных условия х. Предлагаемый способ отличается простотой осуществления, не требует каких-либо изменений в технологической схеме производства горных работ и обеспечивает существенный экологический и социальный эффект.