CS233855B1

CS233855B1 - A mass for closing mine tunnels and for protecting coal seams from spontaneous combustion

Info

Publication number: CS233855B1
Application number: CS427183A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Hruby; Frantisek Vocadlo; Bedrich Jiricek
Original assignee: Vladimir Hruby; Frantisek Vocadlo; Bedrich Jiricek
Priority date: 1983-06-13
Filing date: 1983-06-13
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Hmota při zpomaleném tuhnutí nabývá na objemu, čímž umožňuje velmi dobré vyplnění volných prostor a vytváří podmínky pro dokonalé izolování uzavíraných důlních chodeb nebo povrchu závalového materiálu. Zpoždění tuhnutí odstraňuje problémy, které v praxi vznikají při použití sádry jako důsledek krátké doby tuhnutí, které způsobuje ucpání hadic, poruchy čerpadel, a tím znemožnění zásahu. Hmota sestává ze 100 hmotových dílů sádry nebo ze směsi 100 hmotových dílů sádry a elektrárenského popílku v poměru 1:1 z 60 až 100 hmotových dílů vody a z 0,5 až 5 hmotových dílů přídavných látek způsobujících prodloužení doby tuhnutí směsi sádry s vodou za současného zvětšování objemu tuhnoucí hmoty. Přídavnou látkou jsou 0,5 až 3 hmotové díly kyseliny fosforečné nebo 1 až 5 hmotových dílů směsi normálních a kyselých fosforečnanů vápenatých obsahujících minimálně 18 % kysličníku fosforečného nebo 0,5 až 2 hmotové díly směsi kyselých nebo normálních uhličitanů amonných v poměru 1:1 a sulfitových výluhů ředěných'vodou na 2 % roztok.The mass gains volume during delayed solidification, which allows for very good filling of free spaces and creates conditions for perfect insulation of closed mine passages or the surface of the collapsed material. Delayed solidification eliminates problems that arise in practice when using gypsum as a result of a short solidification time, which causes blockage of hoses, pump failures, and thus makes intervention impossible. The mass consists of 100 parts by weight of gypsum or a mixture of 100 parts by weight of gypsum and power plant fly ash in a 1:1 ratio of 60 to 100 parts by weight of water and 0.5 to 5 parts by weight of additives that cause an extension of the solidification time of the mixture of gypsum and water while increasing the volume of the solidifying mass. The additive is 0.5 to 3 parts by mass of phosphoric acid or 1 to 5 parts by mass of a mixture of normal and acid calcium phosphates containing at least 18% phosphorus pentoxide or 0.5 to 2 parts by mass of a mixture of acid or normal ammonium carbonates in a ratio of 1:1 and sulphite leachates diluted with water to a 2% solution.

Description

Vynález se týká hmoty pro uzavírání důlních chodeb při hlubinné a povrchové těžbě uhlí a pro ochranu uhelných slojí před vznikem zápar a endogenních požárů popř. k likvidaci již vzniklých zápar a požárů uhelných sloji·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material for the sealing of mine corridors in underground and surface mining of coal and for the protection of coal seams against the occurrence of mists and endogenous fires, respectively. to eliminate already existing mine seams and fires ·

Rozvoj těžby hnědého uhlí směřuje stále více k lomovému způsobu těžby· Vznikají velkolomy, postupující do značných hloubek a mající dlouhou porubní frontu· Tyto skutečnosti přinášejí s sebou provozní potíže zejména v tom, že při postupu těžebních velkostrojů se odkrývají stará důlní díla po hlubinné těžbě, v nichž hrozí bezprostřední nebezpečí vzniku zápar a požárů· Obdobná situace je i na vlastních porubních frontách, postupujících do závalových polí.The development of lignite mining is increasingly heading towards quarrying. Large quarries are emerging that are advancing to considerable depths and have a long face front. This brings with it operational difficulties, especially in the process of mining excavations revealing old mining operations after deep mining; in which there is an imminent danger of mists and fires · A similar situation exists on the own face fronts advancing into cave fields.

Dosud známý způsob zabraňování vzniku zápar a požárů v důlních chodbách spočívá ve vybudování protipožárních hrází. K jejich stavbě se používá např. kulatiny a utvořené volné prostory se utěsňují maltou nebo podobným materiálem· Dalším způsobem je budování cihlových nebo tvárnicových hrází, jejichž těsnost se zvyšuje omítnutím maltou· Jde vesměs o časově náročné práce, které jsou mimoto nákladné a vždy ne plně vyhovující· V poslední době se přikročilo k plnění prostoru hráze, vymezeného dřevěným bedněním, sádrovou kaší, dopravovanou z místa její přípravy hadicovým vedením do prostoru budované hráze. Nevýhodou postupu je poměrně krátká doba tuhnutí sádry a nedostatečně vyplnění dutin na stykové ploše hráze a uhelné sloje sádrovou kaší. &romě toho její rychlé tuhnutí vede k ucpávání hadicového vedení a tím k přerušení zásahu, v krajních případech pak k roztržení hadic a popř. i k ohrožení pracovní posádky.The hitherto known method of preventing the occurrence of mists and fires in mining corridors is to build fire dams. Their construction uses eg logs and the formed open spaces are sealed with mortar or similar material. Another way is to build brick or block dikes whose tightness is increased by plastering with mortar. It is mostly time-consuming work, which is also expensive and not always fully compliant · Recently, we have started to fill the dam area, defined by wooden formwork, with gypsum slurry, transported from the place of its preparation by a hose line to the area of the dam being built. The disadvantage of the process is the relatively short setting time of the gypsum and insufficient filling of the cavities on the contact surface of the dam and coal seam with gypsum slurry. Furthermore, its rapid solidification leads to clogging of the hose line and thus to interruption of the intervention. even to endanger the crew.

233 85S233 85S

Uvedené nedostatky odstraňuje hmota pro uzavírání důlních chodeb a pro ochranu uhelných slojí před samovznícením podle vynálezu, jejíž podstatou je, že sestává ze 100 hmotových dílů sádry nebo ze směsi 100 hmotových dílů sádry, a elektrárenského popílku v poměru 1:1, z 60 až 100 hmotových dílů vody, z 0,5 až 5 hmotových dílů přídavných látek vybraných se skupiny látek, tvořené kyselinou fosforečnou, normálními a kyselými fosforečnany vápenatými, normálním a kyselým uhličitanem amonným.The above mentioned drawbacks are eliminated by the material for closing the mine corridors and for the protection of coal seams against the autoignition according to the invention, which consists in that it consists of 100 parts by weight of gypsum or a mixture of 100 parts by weight of gypsum. by weight of water, from 0.5 to 5 parts by weight of additives selected from the group consisting of phosphoric acid, normal and acidic calcium phosphates, normal and acidic ammonium carbonate.

Dalším znakem vynálezu je, že hmota obsahuje do 5 hmotových dílů sulfitových výluhů.A further feature of the invention is that the composition comprises up to 5 parts by weight of sulphite liquors.

Přídavnou látkou jsou 0,5 až 3 hmotové díly kyseliny fosforečné nebo 1 až 5 hmotových dílů směsi normálních a kyselých fosforečnanů vápenatých, obsahující minimálně 18 % kysličníku fosforečného nebo přídavnou látkou jsou 0,5 až 2 hmotové díly směsi kyselého a normálního uhličitanu amonného v poměru 1:1 a sulfito* vých výluhů ředěných vodou na 2 % roztok.The additive is 0.5 to 3 parts by weight of phosphoric acid or 1 to 5 parts by weight of a mixture of normal and acidic calcium phosphates containing at least 18% phosphorus pentoxide, or the additive is 0.5 to 2 parts by weight of a mixture of acid and normal ammonium carbonate 1: 1 and sulfite extracts diluted with water to a 2% solution.

Výhoda hmoty pro uzavírání důlních chodeb a pro ochranu uhelných slojí před samovznícením spočívá v prodlouženi doby tuhnuti sádrové kaše přídavkem vhodných přísad, které vedle zpomalení tuhnutí způsobují zvětšování objemu hmoty, naplněně do hrázového prostoru a zaručují tak jeho dokonalé vyplnění a utěsnění. Uvedené předno.sti hmoty umožňují její aplikaci k stabilizaci požárem ohrožených míst na uhelných řezech, které se pokrytím hmotou podle vynálezu stabilizují na dobu několika týdnů v souladu s postupem těžebních velkostrojů. V případě již zapařených nebo hořících uhelných vrstev lze hmotou podle vynálezu pokrýt místa zápar a požárů po dokonalém vychlazení vodou známými postupy.The advantage of the material for closing the mine corridors and for protecting coal seams from spontaneous combustion consists in prolonging the setting time of the gypsum slurry by adding suitable additives which, besides the retardation of solidification, increase the volume of the mass, filled into the dike space. Said advantages of the mass allow its application to stabilize fire-endangered areas on coal cuts, which are stabilized for several weeks in accordance with the process of mining large-scale machines by coating with the mass according to the invention. In the case of already steamed or burning coal layers, the masses according to the invention can be covered by places of mists and fires after a complete cooling with water by known methods.

Hmota pro uzavírání důlních chodeb a pro ochranu uhelných slojí před samovznícením sestává že 100 hmotových dílů sádry, nebo ze směsi 100 hmotových dílů sádry a elektrárenského popílku v poměru 1:1, z 60 až 100 hmotových dílů vody a 0,5 až 5 hmotových dílů přídavných látek. Přídavné látky prodlužují dobu tuhnutí směsi sádry s vodou z 10 až na 150 minut a zvětšují objem tuhnoucí hmoty až o 40 %·The material for closing mine corridors and for protecting coal seams from autoignition consists of 100 parts by weight of gypsum, or a mixture of 100 parts by weight of gypsum and power plant ash in a ratio of 1: 1, 60 to 100 parts by weight of water and 0.5 to 5 parts by weight. additives. Additives increase the setting time of the gypsum / water mixture from 10 to 150 minutes and increase the setting volume by up to 40% ·

Přídavnými látkami jsou pevné chemické látky nebo jejich roz3The additives are solid chemicals or their decomposition

233 855 toky, například kyselina fosforečná přidávaná v množství 0,5 až 3 hmotové díly, nebo 1 až 5 hmotových dllfi’-směsx normálních a ky selých fosforečnanů vápenatých obsahující minimálně 18 % kysličníku fosforečného nebo 0,5 až 2 hmotové díly směsi kyselých nebo normálních uhličitanů amonných v poměru 1:1 a sulfítových výluhů ředěných vodou na 2 % roztok.233 855 fluxes, for example phosphoric acid added in an amount of 0.5 to 3 parts by weight, or 1 to 5 parts by weight of a mixture of normal and acid calcium phosphates containing at least 18% by weight of phosphorus pentoxide or 0.5 to 2 parts by weight of an acid or normal ammonium carbonates in a ratio of 1: 1 and sulfite extracts diluted with water to a 2% solution.

Vynález je doložen příklady složení hmoty.The invention is illustrated by examples of composition of matter.

Příklad 1Example 1

100 hmotových dílů sádry se smíchalo se 70 hmotovými díly 0,85 % vodného roztoku technické kyseliny fosforečné a důkladně hnětlo po dobu 2 minut. Nato se vpravila kašovitá hmota do formy, v níž utuhla. Během tuhnutí nabývala na objemu. Úplné ztuhnutí nastalo po 40 minutách od doby smíchání základních komponent. Ve srovnání s objemem výrobku ze sádry a vody, připraveného ze stejného množství sádry a vody, došlo vlivem přítomnosti kyseliny fosofrečné ke zvětšení objemu o 26 % a k prodloužení do by tuhnutí o 35 minut.100 parts by weight of gypsum were mixed with 70 parts by weight of 0.85% aqueous phosphoric acid solution and thoroughly kneaded for 2 minutes. Thereafter, the slurry was poured into a mold in which it solidified. It increased in volume during solidification. Complete solidification occurred after 40 minutes from the time the base components were mixed. Compared to the volume of gypsum and water prepared from the same amount of gypsum and water, the presence of phosphoric acid increased the volume by 26% and prolonged to set by 35 minutes.

Podobných výsledků bylo dosaženo i při změně koncentrace kyseliny fosforečné a hmotového poměru sádry a vodného roztoku kyseliny fosforečné, měněném v rozmezí 1:0,5 až 1:1, přičemž koncentrace kyseliny fosforečné byla 0,4 až 3 %. Z naměřených hodnot lze konstatovat, že zvyšování hmotového poměru sádry k vodnému roztoku kyseliny fosforečné prodlužuje dobu tuhnutí až na 90 minut při poměru 1:1 a vyšší koncentrace kyseliny fosforečné zvětšuje expandováním objem hmoty až o 45 % při použití 3 % roztoku proti standartu.Similar results were obtained when the phosphoric acid concentration and the weight ratio of gypsum and aqueous phosphoric acid were varied from 1: 0.5 to 1: 1, with the phosphoric acid concentration being 0.4 to 3%. From the measured values it can be concluded that increasing the weight ratio of gypsum to aqueous phosphoric acid solution increases the setting time up to 90 minutes at a 1: 1 ratio and a higher phosphoric acid concentration increases by expanding the volume by up to 45% using a 3% solution against standard.

Příklad 2Example 2

100 hmotových dílů sádry bylo v suchém stavu důkladně promícháno s 2 hmotovými díly jemně mleté směsi normálních a kyselých fosforečnanů vápenatých a přidáním 60 až 100 hmotových dílů vody připravena sádrová kaše, která po 2 minutách hnětení byla vždy vpravena do formy. V ní utuhla za dobu 60 až 150 minut v přímé závislosti na zvyšovaném hmotovém poměru sádra : voda z 60 na 100. Ztuhlé hmoty vykazovaly jemně rozptýlené uzavřené plynové bubliny a jejich objem se zvětšoval souběžně se zvyšováným poměrem směsi sádra a fosforečnany k vodě. Za obdobných podmínék100 parts by weight of gypsum were thoroughly mixed with 2 parts by weight of finely ground mixture of normal and acid calcium phosphates in dry state and by adding 60 to 100 parts by weight of water a gypsum slurry was prepared. It solidified over 60 to 150 minutes in direct dependence on the increased gypsum: water mass ratio from 60 to 100. The solidified materials exhibited finely dispersed closed gas bubbles and their volume increased in parallel with the increased gypsum / phosphate to water ratio. Under similar conditions

233 835 připravené směsi čisté sádry bez přídavku fosforečnanů s vodou přidávanou ve stejných objemech jako u uvedených zkoušek, byla doba tuhnutí 10 až 13 minut.233,835 of a prepared mixture of pure gypsum without the addition of phosphates with water added in the same volumes as in the above tests, the setting time was 10 to 13 minutes.

Příklad 3Example 3

K 300 hmotovým dílům sádry, smíchané dokonale s 2 hmotovými díly kyselého uhličitanu amonného, bylo přidáno 240 hmotových dílů 2 % roztoku sulfitových výluhů, během 3 minut důkladně prohněteno a vzniklá řídká kašovitá hmota nalita do formy z části vyplněné drceným uhlím včetně uhelného prachu. Hmota pokryla uhelnou dr£ a během 60 minut utuhla. Po vyjmuti bloku z formy a po jeho rozpůlení bylo zjištěno, že připravená sádrová směs pronikla celou vrstvou uhelné drti, vyplnila volné prostory a vrstvu dobře zpevnila. Podle souběžně provedených zkoušek, jejichž cílem bylo zjištění vlivu přídavku kyselého uhličitanu amonného na zvětšení objemu připravené hmoty při jejím utuhnutí, byl potvrzen příznivý vliv této látky na dokonalé vyplnění volného prostor-u vlivem zvětšováni objemu tuhnoucí hmoty asi o 15 %.To 300 parts by weight of gypsum, mixed perfectly with 2 parts by weight of ammonium bicarbonate, 240 parts by weight of a 2% sulfite solution were thoroughly kneaded within 3 minutes and the resulting slurry was poured into a part filled with crushed coal, including coal dust. The mass covered the coal grate and solidified within 60 minutes. After removing the block from the mold and halving it, it was found that the prepared gypsum mixture penetrated the entire layer of coal pulp, filled the voids and strengthened the layer well. According to concurrent tests to determine the effect of the addition of ammonium carbonate on the solidification of the prepared mass, the positive effect of this substance on the perfect filling of the free space was confirmed due to the increase of the solidification mass by about 15%.

Příklad 4Example 4

K provoznímu ověření způsobu přípravy hmoty a její aplikace při uzavírání důlních chodby sádrovou hrází a při stabilizaci narušené uhelné sloje bylo použito pro přípravu tekuté pasty šnekového čerpadla, opatřeného násypkou a výtlačným potrubím o délce 45 m. Směs sádry a elektrárenského popílku v poměru 1:1 a jemně umletých normálních a kyselých fosforečnanů vápenatých byla v suchém stavu dávkována do násypky čerpadla sregulovaným přívodem tlakové vody ze zásobní nádrže. Konec hadicového vedení byl opatřen tryskou pro usměrňování toku směsi. Její složení bylo udržováno v poměru*100 hmotových dílů sádry, obsahující 2 hmotové díly jemně mletých fosforečnanů, na 70 hmotových dílů vody. Čerpanou směsí byl pokryt obvod důlní chodby v délce 3 m včetně počvy chodby, na níž byla asi 60 cm vysoká vrstva uvolněného uhlí. Podobným způsobem byla stabilizována zapařená uhelná drt u paty uhelného řezu v lomovém provozu v délce 15 m. Takto upravená místa byla zkontrolována, a to v chodbě po 60 minutách a v lomovém provozu po 24 hodinách od zahájení pokusu. Bylo zjištěno, že v chodbě došlo ke zpevnění boků a zejména počvy důlního díla, což umožnilo stavbu dvojitého bednění k vybudování protipožární sádrové hráze.For the operational verification of the method of preparation of the material and its application in closing the mine corridor with gypsum dam and stabilization of damaged coal seam was used for preparation of liquid paste of screw pump equipped with hopper and discharge piping with length of 45 m. and finely ground normal and acidic calcium phosphates were dosed in the dry state into the hopper of the pump by the regulated supply of pressurized water from the storage tank. The end of the tubing was provided with a nozzle to direct the flow of the mixture. Its composition was maintained at a ratio of 100 parts by weight of gypsum containing 2 parts by weight of finely ground phosphates to 70 parts by weight of water. The pumped mixture covered the perimeter of the mine corridor 3 m in length, including the front of the corridor, where there was a layer of loose coal about 60 cm high. In a similar way, the steamed coal pulp was stabilized at the foot of the coal cut in a 15 m quarry operation. It was found that the corridors were reinforced by the sides and in particular by the mine workings, which allowed the construction of double shuttering to build a fire gypsum dam.

233 855233 855

Zásah u paty řezu byl zkontrolován odkopáním části stabilizované uhelné drtě. Bylo zjištěno, že sádrová hmota pronikla do hloubky až 70 cm a že utěsnila volný prostor uhelné drtě natolik, že bylo potlačeno hoření drtě.The intervention at the foot of the cut was checked by digging a part of the stabilized coal pulp. It was found that the gypsum mass penetrated to a depth of up to 70 cm and that it sealed the space of the coal pulp to such an extent that the burning of the pulp was suppressed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

233 835

1. A material for closing mine corridors and for protecting coal seams against autoignition, characterized in that it consists of 100 parts by weight of gypsum or a mixture of 100 parts by weight of gypsum and power fly ash in a ratio of 1: 1, 60 to 100 parts by weight of water; from 0.5 to 5 parts by weight of additives selected from the group consisting of phosphoric acid, normal and acidic calcium phosphates, normal and acidic ammonium carbonate ·

Compound according to claim 1, characterized in that it contains up to 5 parts by weight of sulphite liquors.

3. The composition according to claim 1, wherein the additive is 0.5 to 3 parts by weight of phosphoric acid.

A composition according to claim 1, characterized in that the additive is 1 to 5 parts by weight of a mixture of normal and acidic calcium phosphates, containing at least 18% phosphorus pentoxide.

5 «The composition of claim 1 and _f 2, characterized in that said additive is 0.5 to 2 mass parts of a mixture of acidic and normal ammonium carbonate in a ratio of 1: 1, and sulfite waste liquors diluted with water to a 2% solution ·