Склад для забивання шпурів

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при производстве взрывных работ, а именно: для получения предохранительной забойки шпуров и скважин. Известен гелеобразующий состав для забойки шпуров и скважин (А.с. СССР №826022, кл. E21E5/00, 1981), включающий жидкое стекло, 5 10% раствор бикарбоната натрия, причем плотность жидкого стекла составляет 1,4г/мл, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, вес.%: Жидкое стекло 7 - 21 Бикарбонат натрия 73 - 93 Готовят гелеобразующую смесь следующим образом. Растворы бикарбоната натрия и жидкого стекла готовят раздельно, смешивая в нужном соотношении и немедленно подавая в шпур или скважину. Скорость образования гелеобразующего состава при указанном выше соотношении составляет 6 - 220с. При этом образование геля начинается лишь после заполнения шпура или скважины смесью растворов. Недостатком гелеобразующего состава является невысокая его технологичность при заполнении восстающих, горизонтальных и наклонных в сторону груди забоя шпуров и скважин вследствие необходимости закрывания их устья специальными пробками с пропущенными через них трубками. Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому эффекту является гелеобразующий состав для забойки шпуров (А.с. СССР №771343, кл. E21E5/00, 1980), включающий компоненты в соотношении, вес.%: Жидкое стекло 6 Соляная кислота 4 Перекись водорода 2 Соль натрия 4 Вода Остальное Готовят гелеобразующую смесь следующим образом. В двух сосудах растворяют одинаковое количество соли натрия. Затем в один из них вводят жидкое стекло и перекись водорода, а в другой - соляную кислоту. После этого оба полученных раствора сливают в один сосуд и перемешивают, Через 25с получается структурный гель. Недостатком данного состава является сложность технологии получения гелеобразующего состава, обусловленная его многокомпонентностью. Задача изобретения - создание такого состава забойки шпуров, который бы имел короткий период твердения, обладая распирающим эффектом, процесс приготовления которого был бы упрощен, имел бы высокую адгезию к породе и за счет этого увеличивал бы коэффициент использования шпура и повышал безопасность ведения взрывных работ. Поставленная задача решается тем, что в известном составе, включающем структурообразующий агент и кислотный отвердитель, в качестве структурообразующего агента используют водный раствор карбамидоформальдегидной смолы плотностью r = 1,13 - 1,18г/см3, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Кислотный отвердитель 7 - 20 Водный раствор карбамидоформальдегидной смолы плотностью r = 1,13 1,18г/см3 Остальное а также в водный раствор карбамидоформальдегидной смолы дополнительно можно вводить карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов в количестве 0,5 - 0,7мас.ч. Эти же признаки являются существенным отличием, так как автором по информационным источникам они неизвестны. Для приготовления состава для забойки шпуров используют следующие материалы и оборудование: Карбамидоформальдегидная смола ГОСТ 14231 - 88; Ортофосфорная кислота ГОСТ 6552 - 70; Соляная кислота ГОСТ 3118 - 77; Щавелевая кислота ТУ6-09-1519 - 77; Вода ГОСТ 2874 - 82; Сода кальцинированная ГОСТ 10000689 75 В качестве карбонатов щ. и щ.з. металлов используют: Доломит ГОСТ 23672 - 79; Мел ГОСТ 9179 - 77; Известь ГОСТ 12085 - 88. Экспериментально установлено, что оптимальными концентрациями для кислотных отвердителей являются: для H3PO4 - 10% - ная концентрация; для HCl - 5% - ная концентрация; для H2C2O4 - 6% - ная концентрация. Для заливки состава изготавливают оборудование, состоящее из смесителей, который вставляют в шпур и двух емкостей для карбамидоформальдегидной смолы и кислотного отвердителя, соединенных между собой гибкими шлангами. Подачу раствора осуществляют за счет энергии сжатого воздуха. Составы для забойки шпуров готовят определенной рецептуры, которая представлена в табл.1. Составы для забойки шпуров исследовались потрем показателям: период твердения, адгезия к породе и твердость материала (табл.2). Исследования на период твердения, адгезию к породе и твердость полученного материала производили по стандартным методикам и на стандартных лабораторных установках. Как видно из таблицы наиболее оптимальными составами по своим физико-механическим показателям являются 2, 3, 4, 7, 8, 9, 12, 13, 14, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 27, 28, 29. Распирающий эффект состава для забойки шпуров достигается за счет реакции кислотного отвердителя с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов, вследствие чего выделяется диоксид углерода, который, находясь в закрытом объеме, создает давление распора материала забойки к стенкам шпура от 1,5 3,0кгс/см2. Буровзрывные работы проводили в забое воздухоподающего квершлага горизонта 1041м. В выработке сечением S = 18м2 по песчанику с коэффициентом крепости f = 9, длине шпуров 1,5м. В качестве взрывчатого вещества применяли T = 19 и величина заряда в шпуре составляла 0,9кг. Количество шпуров в забое 68шт. В качестве забойного материала применялась глина. Коэффициент использования шпуров при спиральном врубе составляет 0,6 - 0,7. В случае запыжовки шпуров быстротвердеющим полимерным раствором (предложенный состав) время заполнения одного шпура составляет 8 - 10с. При данном глубине шпуров и величине заряда взрывчатого вещества количество состава для забойки шпуров составляет 0,5 - 0,6л, общее количество на забой составляет около 20л. По такому варианту запыжовки шпуров было проведено 6 циклов буровзрывных работ. Общий отход забоя за 6 циклов взрывания составил 8,5м. Коэффициент использования шпура при этом 0,95. За счет высокой адгезии состава со стенками шпура и его высокой прочности, в процессе взрывания вся энергия взрывчатого вещества расходуется на отбойку и дробление породы. При этом высокотемпературные продукты взрывчатого вещества не имеют возможности попасть в шахтную атмосферу и тем самым воспламенить метано-воздушную смесь, что исключает вероятность взрыва метана и возникновения пожара в горных выработках, т.е. повышается безопасность ведения горных работ. Состав для забойки шпуров обладает простой технологией приготовления. Состав для забойки шпуров можно либо приготовить на поверхности и опустить в забой, либо приготовить непосредственно на месте взрывных работ. Технология получения состава для забойки шпуров заключается в следующем. К обуренному забою горной выработки в емкостях доставляется кислотный отвердитель и карбамидоформальдегидная смола, являющаяся структурообразующим агентом и вода, если ее нет в выработке. В отдельной емкости готовят водный раствор карбамидоформальдегидной смолы плотностью 1,13 - 1,18г/см3. Контроль плотности осуществляют с помощью ареометра, так как при плотности более 1,18г/см3 карбамидоформальдегидная смола обладает значительной вязкостью, что существенно затрудняет ее подачу в шпур, а при плотности менее 1,13г/см3 резко возрастает время гелеобразования, что увеличивает длительность технологического цикла по проведению выработки. В другой емкости готовят 10 - 20% раствор кислотного отвердителя. После этого к емкостям с кислотным отвердителем и водным раствором смолы подводят пневмоэнергию, а также подсоединяют магистральные шланги, подключенные к устройству для заполнения шпуров. Устройство состоит из двух параллельно расположенных относительно друг друга жестких труб, к одним концам которых подключены магистральные шланги, а противоположные их концы закреплены на манжете, перекатывающей поперечное сечение шпура. После введения заряда взрывчатого вещества в шпур в последний помещают устройство для получения забойки и подают компоненты. По магистральным шлангам компоненты поступают в специально смешивающее устройство и вытекают из него непосредственно у заряда взрывчатого вещества. Здесь компоненты смешиваются, в результате чего образуется гель, который через заданное время твердеет. По мере заполнения шпура устройство перемещается и тем самым получают забойку на всю глубину шпура. Для повышения эффективности заполнения объема шпуров, что особенно важно при получении забойки в восстающих шпурах и скважинах, пробуренных в трещиноватых горных породах, где не представляется возможным добиться плотного заполнения шпуров вследствие значительных потерь состава из-за утечек, в водный раствор карбамидоформальдегидной смолы добавляют карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов. При смешивании компонентов в шпуре карбонаты взаимодействуют с кислотой, в результате химической реакции выделяется диоксид углерода, который вспенивает гель. Это приводит к объемному расширению геля. После отвердения образуется плотная предохранительная забойка, имеющая высокую степень адгезии с поверхностью шпура. Состав для забойки шпура легко приготовить в производственных условиях, так как сырье, используемое для этого, производят в больших количествах на заводах Украины и не является дефицитным материалом. Применение предложенного состава забойки для шпуров позволяет увеличить коэффициент использования шпура, повысить темпы проведения подготовительных выработок, уменьшить расход взрывчатых веществ и средств взрывания, уменьшить расход бурового инструмента, уменьшить расход энергии на бурение шпуров. Достоинством заявленного состава является высокая технологичность его применения при буровзрывных работах, как в крепких плотных горных породах, так и в трещиноватых.