PL249960B1 - Masa gasząca do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych, głównie w kopalniach węglowych oraz sposób jej otrzymywania - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest masa gasząca (przybitka) do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych w szczególnych warunkach, przeznaczona do zamknięcia otworów strzałowych, w postaci plastycznej składająca się z 21,0% - 46,0% wagowych wody, 50,0% — 75,0% wagowych nieorganicznej soli ziębiącej, korzystanie chlorku sodu oraz 0,5% - 4,0% wagowych substancji żelującej, w postaci żelatyny, gumy guar, agaru lub mieszaniny tych substancji. Przedmiotem zgłoszenia jest również sposób otrzymywania tej masy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest masa gasząca (przybitka) do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych, głównie w kopalniach węglowych, przeznaczona do zamknięcia otworów strzałowych, w miejscach, gdzie mogą występować zagrożenia wybuchem metanu i/lub pyłu węglowego, a także do innych prac inżynieryjnych w tym wojskowych, gdzie powołane zagrożenia występują. Przedmiotem wynalazku jest też sposób jej otrzymywania.

Znane przybitki górnicze, stosowane do uszczelniania otworów strzałowych i mocowania materiałów wybuchowych w wywierconych w górotworze otworach strzałowych, a także do zabezpieczania ładunków przed przemieszczeniem i wysunięciem, stanowią podłużne, zamknięte szczelnie pojemniki o podłużnym kształcie z zewnętrzną zamkniętą otoczką, wypełnioną wewnątrz zwykle mineralnym materiałem plastycznym, na przykład gliną, piaskiem, wodą lub mieszaniną substancji wiążących lub/i uplastyczniająco-żelujących. Z polskiego opisu patentowego nr 175961 znana jest przybitka, która ma kształt walca utworzonego z uformowanej masy plastycznej zawierającej mieszaninę magnezu, tlenku wapnia, tlenku krzemu i substancji uplastyczniająco-żelujących, otoczonego cienką, podatną powłoką.

Znane są rozwiązania z wykorzystaniem dodatku soli ziębiących (np. chlorku sodu) do górniczych materiałów wybuchowych, tzw. bezpiecznych, do stosowania w atmosferach zagrożonych wybuchem metanu i/lub pyłu węglowego. Dodatek tych substancji odgrywa kluczową rolę, gdyż ich działanie polega głównie na tym, iż łatwo ulegają dysocjacji termicznej na jony. Mechanizm wybuchu mieszaniny metanu z powietrzem ma charakter wolnorodnikowy. Rodniki mogą zostać łatwo zneutralizowane przez jony danej soli, co w konsekwencji zmniejsza możliwość łańcuchowego narastania reakcji wybuchowej. Oprócz takiego mechanizmu, sole chłodzące wykazują działanie obniżające temperaturę wybuchu, gdyż stanowią one składnik obojętny, którego rozkład powiązany jest z pochłonięciem części energii wybuchu. Rozwój technologii górniczej, a zwłaszcza wykonywania precyzyjnych robót strzałowych z wykorzystaniem otworów o znacznych długościach, skierowanych w różnych kierunkach, w trudnych warunkach górniczych i przy wysokim zawilgoceniu, narzuca konieczność stosowania bezpiecznych, skutecznych, efektywnych i jednocześnie korzystnych ekonomicznie materiałów przebitkowych.

Dotychczasowe rozwiązania, tzw. przybitki, wykorzystywane zwłaszcza w górnictwie, oparte są o mieszankę gliny z wodą i jest to rozwiązanie czysto pasywne poprzez fizyczne oddzielenie ładunku materiału wybuchowego od atmosfery wybuchowej. Glina jako mieszanina różnych minerałów i iłów, może być niejednorodna w większej masie, dodatkowo z czasem odparowująca woda powoduje twardnienie i wykruszanie się, przez co zmianie ulegają parametry mechaniczne i reologiczne. Występujące na rynku przybitki nie uwzględniają w przyjętych składach/recepturach przybitki konieczności zaadresowania zagrożeń związanych z metanem czy pyłem węglowym. Zastosowanie w nich m.in. soli nieorganicznych sprowadza się jedynie do roli inertnego wypełniacza zamiast gliny, piasku czy zwiercin, jak ma to najczęściej miejsce w kopalniach odkrywkowych.

W masie gaszącej według wynalazku sól nieorganiczna w postaci chlorku sodu ma za zadanie przede wszystkim zabezpieczać przed zainicjowaniem metanu czy pyłu węglowego, jak to zostało napisane w opisie patentowym. Nie jest to więc typowa przybitka o jednym konkretnym zastosowaniu ograniczającym się do zamykania otworów strzałowych, ale jest to również masa wypełniająca specjalne urządzenia do wybijania sworzni. Masa gasząca według wynalazku ma zastosowanie głównie w kopalniach węglowych, w szczególności zagrożonych wybuchem metanu czy pyłu węglowego.

W przypadku masy gaszącej według niniejszego wynalazku, uzyskana została podwójna ochrona w postaci układu aktywnie wygaszającego, co adresuje zagrożenia związane z metanem czy pyłem węglowym. Dzięki temu możliwe jest uniwersalne zastosowanie, co oznacza, że masa gasząca może służyć nie tylko jako materiał przybitkowy, ale również jako aktywna otoczka podczas innych prac inżynieryjno-strzałowych wykonywanych w obecności atmosfer wybuchowych i nie tylko.

Masa gasząca do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych, głównie w kopalniach węglowych, w postaci plastycznej masy, charakteryzuje się tym, że stanowi mieszaninę 21,0-46,0% wagowych wody, 50,0-75,0% wagowych nieorganicznej soli ziębiącej w postaci chlorku sodu oraz 0,5-4,0% wagowych substancji żelującej.

Masa posiada plastyczną konsystencję, co pozwala na dowolne formowanie otoczek ładunków materiału wybuchowego celem zabezpieczenia przed przedostaniem się produktów detonacji i płomienia do atmosfery potencjalnie wybuchowej. Istotą masy gaszącej według wynalazku jest jej skład, gdzie mieszanina wody oraz chlorku sodu (lub innej soli nieorganicznej mającej podobne właściwości zię biące) uzupełniona jest substancją żelującą będącą zagęstnikiem i zarazem produktem niepalnym i nietoksycznym, w szczególności w postaci żelatyny, lub gumy guar lub agaru, względnie mieszaniną takich substancji.

Dzięki możliwości modyfikacji reologii masa gasząca według wynalazku może być również wtłaczana bezpośrednio do otworów strzałowych, celem zamknięcia kolumny z materiałem wybuchowym. Pozwala to na zabezpieczenie otworu strzałowego oraz zapewnia poprawę wykorzystania energii wybuchu i tym samym przyczynia się do zwiększenia efektywności oddziaływania na złoże. Masa gasząca według wynalazku poza górnictwem może mieć zastosowanie do wszystkich innych prac inżynieryjnych jak i wojskowych związanych z koniecznością poprawy bezpieczeństwa przy detonacji materiałów wybuchowych, głównie w kopalniach węglowych, w szczególności zagrożonych wybuchem metanu czy pyłu węglowego.

Sposób otrzymywania masy gaszącej według wynalazku polega na tym, że w pierwszej kolejności wykonuje się roztwór żelujący, poprzez powolne dodawanie substancji żelującej do wody w temperaturze ok. 35-40°C stale mieszając, tak aby nie dopuścić do powstawania zlepionych trudno rozpuszczalnych brył. Następnie rozpoczyna się proces żelowania, który co najmniej trwa kilka godzin. Podczas żelowania od czasu do czasu włącza się mieszanie na ok. 10 minut. Do powstałego żelu, dodaje się małymi porcjami sól, stale mieszając. Po zadozowaniu całej porcji soli, kontynuuje się mieszanie przez ok. 0,5 h, do uzyskania jednolitej masy. Czas trwania procesu żelowania oraz zmienne dotyczące temperatury oraz ilości/składu mają przełożenie na gęstość oraz lepkość masy. W przykładzie I sposobu wytwarzania masy według wynalazku, skład poszczególnych komponentów jest dobrany bardziej w kierunku wytworzenia masy przybitkowej. Z kolei w przykładzie II sposobu wytwarzania masy według wynalazku, skład poszczególnych komponentów jest dobrany bardziej w kierunku wytworzenia masy o walorach gaszących.

Przykład I

Do naczynia zawierającego 288 g wody o temperaturze optymalnie 35°C dodaje się małymi porcjami, stale mieszając,14 g gumy guar. Po rozpuszczeniu pozostawia się roztwór na co najmniej 5 godzin. Po tym czasie miesza się go i w przypadku widocznych nierozpuszczonych bryłek pozostawia się roztwór na jeszcze co najmniej godzinę. Po całkowitym zżelowaniu, przy włączonym mieszadle, dodaje się małymi porcjami 698 g drobnokrystalicznego chlorku sodu. Po dodaniu całej ilości soli, mieszanie jest kontynuowane przez co najmniej 0,5 godziny. Otrzymuje się 1 kg masy gaszącej (przybitki).

Przykład II

Do naczynia zawierającego 262 g wody o temperaturze 35°C dodaje się małymi porcjami, stale mieszając,16 g gumy guar. Po rozpuszczeniu pozostawia się roztwór na co najmniej 12 godzin. Po tym czasie miesza się go i w przypadku widocznych nierozpuszczonych bryłek pozostawia się roztwór na jeszcze co najmniej godzinę. Po całkowitym zżelowaniu, przy włączonym mieszadle, dodaje się małymi porcjami 722 g drobnokrystalicznego chlorku sodu. Po dodaniu całej ilości soli, mieszanie jest kontynuowane przez co najmniej 0,5 godziny. Otrzymuje się 1 kg masy gaszącej (przybitki).

Claims (6)

1. Masa gasząca do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych, głównie w kopalniach węglowych, w postaci plastycznej masy, znamienna tym, że stanowi mieszaninę 21,0-46,0% wagowych wody, 50,0-75,0% wagowych nieorganicznej soli ziębiącej w postaci chlorku sodu oraz 0,5-4,0% wagowych substancji żelującej.

2. Masa gasząca według zastrz. 1, znamienna tym, że substancją żelującą jest żelatyna.

3. Masa gasząca według zastrz. 1, znamienna tym, że substancją żelującą jest guma guar.

4. Masa gasząca według zastrz. 1, znamienna tym, że substancją żelującą jest agar.

5. Masa gasząca według zastrz. 1, znamienna tym, że substancją żelującą jest mieszanina że- latyny, gumy guar oraz agaru.

6. Sposób otrzymywania masy gaszącej do stosowania przy detonacji materiałów wybuchowych w kopalniach węglowych, określonej w zastrzeżeniach 1-5, polegający na zmieszaniu składników masy gaszącej, znamienny tym, że do wody w przedziale temperatury od 35 do 40 st. Celsjusza wprowadza się porcjami substancję żelującą, a następnie po odczekaniu co najmniej kilku godzin i osiągnięciu stanu zżelowania, wprowadza się porcjami chlorek sodu i następnie po raz kolejny dokonuje mieszania składników.