Спосіб одержання вогнезахисної забивки при вибухових роботах у вугільних шахтах

Изобретение относится к буровзрывному делу и может быть использовано в разных типах горных выработок в том числе при проведении работ в пластах, опасных по взрывам метана и угольной пыли. Известен способ получения быстротвердеющей забойки, получаемой размещением на заряде ВВ смеси фосфогипса с водой при оптимальном содержании воды 30 - 31% [1]. Такая забойка характеризуется хорошей технологичностью при ее изготовлении и довольно высокими механическими свойствами, хорошим сцеплением со стенками шпура (из-за набухания фосфогипса при твердении). Однако фосфогипс обладает низкими пламегасительными свойствами, поэтому применение таких забоек ограничено лишь выработками, где отсутствуют выделения метана и взрывчатая угольная пыль. Задачей данного технического решения является получить такую забойку, которая обладала бы высокими механическими свойствами и могла бы использоваться в забоях выработок, опасных по взрыву метана и угольной пыли. Иными словами, новая забойка должна одновременно предотвращать потери энергии в процессе детонации заряда ВВ, обеспечивать полноту детонации, давать возможность максимально использовать потенциальную энергию взрыва и в то же время характеризоваться достаточно высокими пламегасительными свойствами. Поставленная задача решается в способе получения огнезащитной забойки при взрывных работах в угольных шахтах, включающем размещение на заряде ВВ смеси порошка фосфогипса с водой с последующим затвердением смеси в шпуре. Решение задачи осуществляется посредством того, что между забойкой из фосфогипса и зарядом ВВ размещают промежуточный слой, выполненный из огнезащитного порошкового состава, причем в качестве такого состава используют отходы производства баритового утяжителя при следующем содержании компонентов, мас.%: Входящий в состав стронций представлен только стабильными изотопами с массами 84, 86,87 и 88. Радиоактивного стронция - 90, который образуется при ядерных взрывах и в атомных реакторах, состав не содержит. Радиоактивность карбоната стронция, как и других компонентов состава, соответствует нормальному фону, т.е. состав радиологически безопасен. Таким образом, получаемая забойка представляет по сути "забойку над забойкой" или двухступенчатую забойку, причем верхняя часть ее обеспечивает механические свойства и хорошее сцепление со стенками шпура, что повышает эффективность взрыва, а нижняя огнезащитные свойства. При взрыве заряда ВВ в зоне взрыва образуется облако дисперсных частиц, на поверхности которых активно идут процессы обрыва реакционных цепей горения. Кроме того, некоторые компоненты разлагаются, что приводит к поглощению тепла, а при разложении карбонатов кальция, стронция и бария образуется разбавляющий атмосферу в зоне взрыва, Пламегасительные свойства отходов производства баритового утяжелителя изучены экспериментально. Отходы производства баритового утяжелителя в целом имеют следующий состав, мас.%: Порядок выполнения забойки таков. После размещения в шпуре ВВ, в него засыпается предложенный состав (в сухом виде) или вводится в виде заполненных оболочек из полиэтилена, бумаги или других материалов, затем в шпуре размещается предварительно увлажненная забойка из фосфогипса в перфорированной оболочке. Для экспериментальных исследований приняты следующие варианты компонентного состава отходов производства баритового утяжелителя (табл.1). Составы, приведенные в табл.1, измельчались на шаровой мельнице до дисперсности не крупнее 0,1мм и перемешивались с тальковым порошком (для текучести) в весовом соотношении 97 : 3. В качестве модельного очага горения принят стальной противень диаметром 560мм, высотой 100мм при толщине стенок 2мм. Моделировались пожары классов A и B. Модельная жидкость метанол, модельное твердое вещество - каменный уголь марки К (при диаметре крошек не более 10мм). Количество жидкости в опыте - 8л, количество твердого горючего вещества - 10кг. Порошок подавался перпендикулярно поверхности горючего вещества с расстояния 0,5м от нее. Интенсивность подачи Оптимальная интенсивность определялась по минимуму на кривой "интенсивность - полное время тушения". Тушение начиналось после 30с стабильного горения вещества. Для большей объективности составы, используемые в заявляемом способе, сравнивались с промышленными порошками ПСБ-3 и ПС-1, главными активными компонентами которых являются карбонат и гидрокарбонат натрия. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.2. Из приведенных в табл.2 данных видно, что предложенные составы обладают более высокими пламегасительными свойствами, чем порошки ПСБ-3 и ПС-1. Наиболее оптимальными вариантами являются 2, 3 и 4, что и послужило основанием для выбора граничных пределов компонентов, вошедших в формулу изобретения. Важнейшим свойством предложенного состава является его способность замедлять вспышку метано-воздушной смеси, т.е. он является отрицательным Катализатором. Замедление воспламенений (или период индукции) зависит от температуры. Характеристика этого свойства состава (в сравнении с другими известными отрицательными катализаторами) дана в табл.3. Из рассмотрения данных таблицы 3 видно, что по способности замедлять вспышку метановоздушной смеси предложенный состав превышает такие известные ингибиторы горения, применяемые для предотвращения воспламенения и взрывов метана и угольной пыли при изготовлении предохранительных ВВ, патронов и завес, как хлористый натрий и фтористый калий, уступая только хлористому калию. Важнейшей характеристикой составов является их пламегасительная способность. В табл.4 приведены значения массовой и поверхностной концентраций некоторых веществ (солей) и составов, при которых скорость распространения пламени пропана снижается на 10%.