Матеріал для забійки

Изобретение относится к композиционным составам забоечных м а т е риалов, предназначенных для забойки шпуров в угольных шахтах. Цель - п о вышрние забойки путем улучшения е е взрывозащитных газонейтрализующих свойств и пластичности. Для этого Изобретение относится к средствам ведения буровзрывньк раб )Т, а именно к композиционным составам забоечных материалов, и предназначено для з а бойки шпуров в угольных шахтах, Целью изобретения является повышение эффективности забойки путем улучшения ее взрывозащитных г а з о н е й т р а лизующих свойств и пластичности. Наиболее прогрессивными могли бы быть набоечные материалы, которые по 24-90 •то забоечный материал содержит следующие компоненты при itx соотношении, мас.%: источник хлорида натрия — о т ходы содового производства 35~5О; воду в к а ч е с т в е пластификатора 8~ 20; диспергятор - сульфанол 0 , 1 0 , 2 ; смачиватели - моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С, й - С ,g 0 , 0 1 - 0 , 0 2 ; апкилсульфаты вторичных жирньк спиртов 0 , 0 3 - 0 , 1 , пластичную основу ~ карбонат к а л ь ция о с т а л ь н о е , Отход содового производства содержит не менее 85£ к л о р н да н а т р и я . Композиция представляет собой стабильный пластичный материал с включениями активных зернистых компонентов. Забойка исключает прорыв раскаленных г а з о в в начальный м о мент взрьгва и обеспечивает высокий запирающий эффект, При выбросе з а б о й ки из шпура в призабойном п р о с т р а н стве формируется аэрозольное о б л а к о . Его частички обладают свойствами как ингибирования, предварительной флегматизации, т а к и взрывоподавления. 2 т а б л . своим физико-механическим свойствам, обеспечивающим сопротивление д а в л е нию газов взрыва, не уступали бы , инертным сыпучим и пластичным м а т е риалам, а благодаря химическим с в о й ствам активно воздействовали бы на взрывоопасную среду в призабоином пространстве и продукты детонации непосредственно в области взрыва В В в шпуре, кнерти^ируя и ингиСируя, снижали (а в пределе - исключали) 575650 бы опасность возникновения взрыва газа метана и угольной пыли при взрывных работах в шахтах, опасных по пыли и газу. Для создания эффективной и качественной забойки удовлетворение забоечных материалов функциональным требованиям является необходимым, но недостаточным. Равноценным требованием 10 в настоящее время выступают дешевизна и доступность компонентов, возможность механизации процесса забойки, а также простота способа получения забоечного материала, Забоечный материал, включающий активную составляющую - хлористий натрий-, пластичную основу и пластификатор, согласно изобретению дополни-* тельно содержит смачиватели ~ моно— 20 этаноламиды синтетических жирных кислот фракции С 1 0 ~ ч С и и алкилсульфаты вторичных жирных спиртов, дисіпергатор — сульфанол, в качестве активной составляющей содержит отход 2S содового производства, включающие не менее 85% хлорида натрия, в качестве пластичной основы — карбонат кальция и в качестве пластификатора — воду, причем компоненты взяты в сле30 дующем соотношении, мае,%: Отходы содового производства 35—50 J Вода 8-20 Сульфанол 0,1-0,2 35 Моно эт аноламиды синтетических жирных кислот фракции * V С,Й- С., 0.01-0,02 ' Алкилсульфаты вторичг40 ных жирных спиртов 0,03-0,1 Карбонат кальиия Остальное Данная композиция забоечного материала представляет собой стабильный пластичный материал с пключения- 45 • и активных зернистых компонентов. м Это обеспечивает такой забойке сохранение преимуществ пластичной забойки І (исключение прорыва раскаленных га— " 'зов в начальный момент взрыва и забоек*,* из зернистых материалов), высокий запирающий эффект, связанный с больш м сопротивлением давлению газообрази ных продуктов детонации за счет сил бокового распора. А при выбросе такой 55 забойки из шпура в призабойном пространстве формируется аэрозольное облако /завеса/, частички которого обладают свойствами как ингибирова ния, предварительной флегматизациИї' так и взрьшоподавления, Как показали результаты экспериментальных работ, проведенных: с учетом механизма работы забоечного материала в шпуре и эпюры сил, действующих на забойку, определяющими в оценке эффективности забойки являются сдвиговые характеристики: величина сдвигающего усилия, силы сцепления и коэффициент внутреннего трения, по которым можно оценивать сопротивление материала забойки сдвигу под действием газообразных продуктов взрыва, В результате испытаний было установлено, что забоечный материал в данном диапазоне компонентов пластичностью 50^400 ед, пенетрации в ряду: заявляемый забоечный материал 50193 ед. иенетрации по пенетрометру с иглой, 200—400 ед. пенетрации по пенетрометру с конусом, песок, мокрый песок, суглинки (влажностью Ї6, 20, 30%), смесь грагулированной мочевины и хлорида калия, имеет сопоставимое значение сил сцепления /0,140,16 кг/см^/ и наиболее высокое значение коэффициента внутреннего трения /1,4/. Следовательно, сопротивление сдвигу у данного материала в заявляемом диапазоне пластичности будет наибольшее в ряду исследованных материалов. Кроме того, как показали,промышленные испытания, материал такой пластичности удобен в эксплуатации (не выливается из наклонных шпуров, как высокоэффективная вода или порошки)р смачивает стенки шпура, что 'способствует увеличению коэффициента использования шпура (КИШ),перекрывает шпур по всему сечению, удобен для заполнения пластичных ампул или пакетов, что позволяет механизировать процесс забойки. В данной композиции поверхностноактивные вещества (ПАВ) при введении в смесь воды способствуют образованию пластичного материала, стабилизируют его на длительное время. Если бы части забойки стали твердыми, появилась бы тенденция разрыва их на опасные куски. Кроме того, П В способствует полА ному разрушению забоечного материала после выбрюса забойки, распылению .его в призабойном пространстве и образо— 1575650 б Для доказательства существенности ваьию устойчивого аэрозольного облаотличительных признаков были получека. ны образцы, содержащие компоненты В качестве натрийхлоридсодержащеза пределами заявляемого диапазона, го отхода химических производств могут быть использованы отходы (примеры 4-9 негативные, табл.1), и производства хлорида кальция, хлориполучены образцы по прототипу (примеда аммония? хлорида калия. В зависиры !0~11, табл,1). Для получения обмости от технологии производства и разцов по прототипу использовали природного источника отход производвариант введения хлорида натрия в ства может иметь различный состав с пластичную глинистую забойку. непременным условием содержания в П р и м е р 2, Б смеситель загру"нем не менее 85% хлорида натрия. жают 15,8 кг глины и заливают 3,6 кг воды, перемешивают 30 мин. Например, отхоц производства Затем загружают 0,6 кг хлорида натрия хлорида кальция (ТУ 6-18-9-79) имеет -, и перемешивают 30 мин» Полученный состав, мае,%: пластичный забоечный материал Хлорид натрия 9 3-98 Н О ед, пенетрации по пенетрометру Хлорид кальция 1„5-6,5 с иглой патронируют для зйбоики. Карбонат кальция 0,5-2,5 П р и м е р 3. Забоечную массу и близкий ему отход производстве 20 готовят способом, аналогичным примехлорида аммония» ру 10, хлорида натрия вводят 7 кг. Отходы производства хлорида калия Составы образцов забоечного ма(ТУ I13-13-5-83) содержат соответсттериала согласно примерам приведены венно, мас.%: в табл.1. Хлорид натрия не 25 менее 93-90 В связи с тем что испытания обСульфат меди не разцов проводили в промьшщенных усболее 2-, 5-1,2 ловиях непосредственно в плановых выработках угольных шахт, образцы Хлорид магния не 30 отбирались для испытаний только более °>3-0,3 кондиционные, т.е. часть образцов ХЛОРИД калия 2,7~3,5 браковались при любих отклонениях Вода не более 2,0-5,5 от предъявляемых требований на осноКарбонат кальция может быть в вивании результатов лабораторных ис— де мела природного молотого (ТУ 618-26-78) или карбонатного наполните- , следований, например по пенетрации( эффективности взрывоподавления и в ля (ТУ 6-18-38-55). виду явной непригодности визуально, Сущность изобретения иллюстрируетпо к онс ис теьции, ' ся следующими конкретными примерами его реализации. Так, образцы при композиции за П р и м е р 1, Отход производства JQ пределами заявляемого диапазона хлорида кальция в количестве 100 кг активной основы не обеспечивают наи мел природный молотый (ТУ 6-18—26дежность взрьгвозащиты; образцы, в 78) в количестве 69,М кг загружают которых содержание ПАВ находится в лопастный смеситель. Перемешивание вне данного предела расслаиваются ведут 30 мин. Затем в смеситель по.с с выделением жидкой фазы через не— дают 15 кг воды, 0,4 кг сульфанола, продолжитепыюе время. 0,03 кг моноэтаноламидсв синтетичесОбратеи по прототипу был испытан ких жирных кислот (СЖК) фракции совместна с обычной глинистой забой— Є16 ~ ^ f6> 0,16 кг алкилсульфатов кик. Особых различий не наблюдалось. вторичных жирных спиртов. Смешивание 5й Образец потерял пластичность при ведут 30 мин. Полученную пластичную транспортировке. Отобранные кондимассу (забоечный материал 155 ед. пе— ционные образцы забоечного м ІТРриала нетрации) выгружают и расфасовывают были испытаны в условиях уіольных в полиэтиленовые пакеты массой шахт с це лью оп редсченич их эффе к тив0,5 кг (патроны для забойки). кости, Критериями оценки эффективнос55 Аналогичным способом получен ти забойки,, учитывай доказанный высоряд образцов, содержащих компоненты кий эффект взрывезащиты5 бмпи фактив заявляемом пределе концентраций ческий коэффициент использования шпу(примеры 2 - 3 , , табл.1). ра /КІШ/, отход забоя за один ворыв, 575650 количество дисперсной с роды во взвешенном сое гпяннч (величина аэрозольного облака, визуально) конфигурации врубовой попости (наличие "стаканов" и их высота) . Работа по испьпанию проводились на шахте по существующему паспорту БВР. В качестве забоечного материала использовали глину (в соответствии 10 с паспортом)„ частично глину с NaCl (по прототипу) и полиэтиленовые ампулы» заполненные образцами заявляемого пластичного забоечного материала. При одинаковых условиях взрыва по- Ї5 лучены следующие результаты. Отход врубовой полости с применением глиняных забоек составил 0,8 м, при использовании данной пластичной '" забойки характерным являлось увели- 20 чение дисперсной среды во взвешенном состоянии, конфигурация врубовой полости четко выделялась и была обнажена полностью на глубину 2,2 м без "стаканов" по отношению к плоскости 25 забоя. Затем заряжались шпуры по забою выработки1. Половина (правая) забоя была заряжена с применением глиняной забойки, а другая половина (левая) с использованием заявляемого пластичного забоечного в виде заполненных ампул. Для большего уплотнения пользовались известным приемом: ампулы перед зарядкой надрезали. 35 После взрывания было зафиксировано увеличенное количество дисперсной среды во взвешенном состоянии. Обследование места взрыва показало: левая часть забоя (где использовали 40 заявляемую пластичную забойку) была чистой (без остатков неразрушенных шпуров), а по правой части (где применяли глиняную забойку) остались неразрушенные шпуры высотой 0,245 0,3 м (крепость пород бея " - 749 кг/см ) „ Проводились промышленные сравнительные испытания данного забоечного материала у наиболее близкого к дан50 ному по физико—механическим свойствам, применяемого в настоящее время, песчано—глинистого забоечного материала (как базового образца), Реэульр таты испытаний сведены в табл.2, 55 Как следует из анализа результатов испытания, применение данного забоечного материала для забойки шпуров позволяет повысить отход забоя за взрыв на 12%, и коэффициент использования шпура более чем на 18% по сравнению с самой эффективной по запирающему эффекту применяемой инертной забойкой. Таким образом, по эффективности забойки данный материал выгодно отличается от материала по прототипу. Его применение позволяет повысить запирающую и взрывоподавляющую роль забойки, что обеспечивает более полное использование энергии взрыва благодаря физико-механическим свойствам "материала. Практическим результатом этого является увеличение коэффициента использования шпура (КИШ), среднего отхода забоя за взрыв, общего подвигания забоя, что повышает производителькость взрыва - отход за одно взрывание, и частичное снижение опасности возникновения взрыва за счет образования флегматизирующего облака. Одновременно при оптимальных физико-механических свойствах материала за счет химических и физико-химических свойств, компонентов и композиции данного материала в делом обеспечивается полная вэрывозащита взрывных работ, проводимых в угольных шахтах, опасных по газу и пыли благодаря способности материала образовывать при выбросе забойки достаточного размера и плотности аэрозольное облако активных частиц, чго в свою очередь позволит применять более мощные ВВ. Кроме того, технология его получения основана на применении отходов химических неорганических производств. Следовательно, применение данного забоечного материала фактически позволяет повысить производительность, эффективность труда, обеспечивая при этом безопасность взрывных работ в угольных шахтах. о Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Забоечный материал, включаюший хлорид натрия, пластичную основу и пластификатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем„ что, с целью повышения эффективности забойки путем улучшения ее взрызозащитных газокейтрализующих свойств и пластичности, забойка дополнительно содержит смачиватели ~ моноэтаноламиды синтетических жирных 1575650 Отходы содоЭого производства 35-50 Вода 8-20 Сульфанол 0,1-0,2 Моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции кислот фракции C f 0 - С и алкилсульфаты вторичных жирных спиртов, диспергатор — сулъфанол, при этом в качестве источника хлорида натрия использованы отходы содового производства, содержащие не менее 85% хлорида натрия, в качестве пластичной основы карбонат кальция, а в качестве пластификатора - воду, причем компонен(0 ты взяты в следующем соотношении, мае, %: С,о~ С и 0,01-0,02 Алкилсульфаты вторичных жирных спиртна 0,03~0,1 Карбонат кальция Остальное Т * Ол ииа 1 При- Гдипица Откол неорган і не ре- нического х и ния мического НрО кч яодетая Со « деряяшиП • менее 901 к по пида натр ІЯ 1 КС млс % •г мае . I «Г 4 І D 7 в 9 0 1 иве X кг МІСІ к н с ! к М( с . 1 я н с X к 14 с Z к нис.Т иг мае % кг мае.Х 100 50 70 35 9Q 100 so 60 зо 120 60 60 зо 100 50 100 50 0.*. 3 7 35 Воде Сульфв Мовоіт*нплвмццы еннтетииескмх ккриык спиртов фракции с„-с, f t " ЗО 15 \Ь в 40 20 50 25 10 5 30 15 60 30 30 15 3f 15 3,6 їв 3,6 18 0,4 0,2 0,2 0,1 0,3 0,15 0,3 0,15 0,4 0,3 0,2 0,1 0,3 0,15 0,6 0,3 0,4 0,2 Алшшсульфяты вторичнмх жиркия спиртов Пластичность единица r l e Н*ТрвИНИ ПО пенетромвтеу 0>, 16 0,08 0,0fc 0,03 0,20 0,10 0,20 0,10 0,16 0,08 0,16 0,08 0,2 0,1 0,06 0,03 0,01 0,(И)5 0,03 0,015 0,02 0,01 0,04 0,02 0,04 0,02 0,03 0,015 0,03 0,015 0,04 0,02 0,08 0,04 0,01 0,005 Карбонат 69, чі 34,705 UJ.S 56,75 79,46 39. ЇЗ 49,46 24,73 129,41 Ы.,705 49,61 2й,805 99\ 46 49,73 69,46 34,73 69.45 Ju,74 Плисти іііа 155 SO Бдиница измерения, м — Тверцо-пласт 40 150 Редактор 34Ходакова Цикл 500 155 155 15,в 79,0 9,4 47,0 170 170 2 Тип забойки песчано 2 3 ,6 Взрыв Сметаїюобраін 290 " і глинистая Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М.Протодьпконова Количество циклов взрывания Общее продвигание забоя 'Средний отход забоя 'за взрыв Оактический К Ш И 400 Т а б л и ц а Показатели единица ленетряшш по пенетромптрх с 1 ,8 0 ,82 данного забоечного материала 6 12, 8 2, 13 о, 97 Составитель Л.Ишукин Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец Заказ 2132/ДСП Тираж 208 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г км і НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101