Спосіб запобігання самозапалювання гірничих порід

Изобретение относится к горном делу и может быть использовано для предотвращения самовозгорания твердых горючих ископаемых, пиритсодержащих руд и отвальных пород. Известен способ предотвращения самовозгорания ископаемых углей, заключающийся в обработке их 1 - 3% - ным растворами ингибирующих ве ществ, в качестве которых рекомендуется использовать карбонатные производные хлориды и сульфиты и сульфи тные щелоки, каталитические яды (Шубников А.К. и др. Ингибиторы, предотвращение иди замедляющие процесс окисления и самовозгорания ископаемых углей. Окисление и выветривание ископаемых углей. - Тр уды института горючих ископаемых. Т.XIV. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. - С.61 - 84). Общими существенными признаками аналога и заявляемого способа являются; обработка горных пород 1 - 3% - ным растворами ингибирующих ве ществ. Недостаток способа предотвращения самовозгорания углей заключается в том, что при воздействии на них растворов указанных веществ на открытой поверхности не образуется защитный слой антиоксиданта. Такой слой не образуется также и на поверхности пиритсодержащих р уд и отвальных пород. Наиболее близким по технической сущности и достигаемом результату является способ предотвращения самовозгорания горных пород путем увлажнения породы 1 - 3% - ным раствором (хлорид кальция) и последующего омывания ее открытой поверхности раствором (сульфат натрия) с концентрацией сульфата натрия, соответствующей сте хиометрии реакции взаимодействия данных веществ антагонистов, взятый в качестве прототипа (А.с. СССР №1731962, кл. E21F5/00, 1992, №17). Общими существенными признаками прототипа и заявляемого способа являются: а) увлажнение породы 1 - 3% - ным раствором ; б) последующее омывание открытой поверхности горных пород раствором с концентрацией сульфата натрия, соответствующей сте хиометрии реакции взаимодействия данных веществ-антагонистов. Образование защитного слоя на поверхности горной породы при взаимодействии растворов веществ-антагонистов обусловлено протеканием химической реакции поверхности Образующийся таким образом на горной породы защитный слой антиоксиданта, состоящий из гипса исключает доступ к ней внешних агентов выветривания. Средствами прототипа невозможно получить технический результат - образование прочного и долговечного защитного слоя, так как небольшая механическая прочность гипса, создающего защитный слой на поверхности горной породы, и возможность вымывания его атмосферными осадками, снижают эффективность и надежность профилактических работ по предотвращению самовозгорания горных пород. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа предотвращения самовозгорания горных пород за счет увеличения концентрации сульфата натрия вдвое и соответствующего соотношения масс хлорида кальция и сульфата натрия, благодаря чему достигается увеличение прочности и долговечности защитного слоя и эффективности профилактики самовозгорания горных пород. Поставленная задача достигается тем, что в способе предотвращения самовозгорания горных пород, включающем увлажнение породы 1 - 3% ным раствором и последующее омывание ее открытой поверхности раствором с концентрацией сульфата натрия, соответствующей стехиометрии реакции взаимодействия данных веществ-антагонистов, согласно изобретению увеличивают концентрацию сульфата натрия вдвое, причем соотношение масс хлорида кальция и сульфата натрия должно составлять 1 : 2,6. Новым по отношению к прототипу является увеличение вдвое концентрации сульфата натрия при последующем, после увлажнения породы 1 3% - ным раствором смывании открытой поверхности ее раствором до соотношения масс хлорида кальция и сульфата натрия 1 : 2,6, обеспечивающее образование на поверхности горной породы защитного слоя антиоксиданта из прочной двойной соли В этом заключается также и существенное отличие предлагаемого способа. При избытке в смешиваемых растворах сульфата натрия, по сравнению со стехиометрической концентрацией в реакции взаимодействия и с выделением гипса, на поверхности горной породы образуется защитный слой антиоксиданта из труднорастворимой двойной соли (глауберита). Глауберит - двойная соль образующаяся при избытке сульфата натрия в смешиваемых растворах и имеется в естественных природных условиях и обладает в сравнении с гипсом более высокой прочностью. В глауберите на 1моль приходится 1моль Следовательно, глауберит образуется вследствие протекания химической реакции В этой реакции на 1моль приходится 2моль Это означает, что в этом случае концентрация сульфата натрия в растворе, смешиваемом с раствором хлорида кальция, должна быть вдвое больше концентрации при протекании реакции по прототипу. Согласно стехиометрии уравнения химической реакции по предлагаемому способу, на 111г требуется 284г Таким образом, для полного протекания этой реакции с образованием двойной соли необходимо соотношение масс хлорида кальция и сульфата натрия 1 : 2,6. Согласно стехиометрии уравнения химической реакции по предлагаемому способу, при 1 - 3% - ной концентрации концентрация в воде должна составлять 2,6 - 7,7%. Пример. При доставке пиритсодержащей породы в отвал производили орошение ее 3% ным раствором хлорида кальция в технической воде. Раствор приготавливали в емкости, расположенной вблизи конвейерапитателя. 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 в бункернакопительпроизводили орошение породы 7,7% ным раствором сульфата натрия исходя из требуемого соотношения масс и 1 : 2,6. Раствор приготавливали в емкости, расположенной вблизи бункеранакопителя. С помощью насоса раствор 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, увеличивалось вдвое. Коэффициент порозности кусковатой горной породы может быть 0,2 - 0,3. Поэтому на первой и второй стадиях обработки горной породы подавали по 100 - 150л растворов и на 1м 3 объема ее. В целом расход растворов составил 200 - 300л на 1м 3 горной породы. При 3% - ной концентрации в растворе расход хлорида кальция составил 3 ... 4,5кг на 1м 3 горной породы. При 7,7% - ной концентрации в растворе расход сульфата натрия составил 7,7 - 11,5кг на 1м 3 горной породы. Общий расход хлорида кальция и сульфата натрия на 1м 3 горной массы составил 10,7 - 16кг. Общая масса cлоя антиоксиданта на поверхности горной породы в 1м 3 объема ее при коэффициенте порозности составляет 7,53 - 11,26кг. Образовавшийся на поверхности горной породы защитный слой антиоксиданта имел толщину более 25мкм. Полученный слой антиоксиданта обладает большей механической прочностью и долговечностью по сравнению с гипсом, практически не подвергается вымыванию атмосферными осадками. Защитный слой на поверхности горной породы представлен экологически чистой прочной двойной солью, известной в природных условиях. Предлагаемый способ отличается простотой осуществления, не требует каких-либо изменений в те хнологической схеме производства горных работ. В сравнении с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, он обеспечивает существенный социальный эффект. Положительный эффект предлагаемого способа заключается в изоляции поверхности горной породы, включая трещины и поры, от доступа внешних агентов выветривания - влаги, растворенного кислорода и тисчовых бактерий. При наличии на поверхности горной породы слоя антиоксиданта окислительно-восстановительные реакции не протекают.