Состав для предупреждения эндогенных пожаров в выработанном пространстве угольных шахт

 

Изобретение относится к горной промети , а именно к охране труда, и м.б. использовано пои профилактической обработке выработанного пространства Цель изобретения - повышение эффективности профилактики эндогенных пожаров путем обеспечения регулирования и интенсификации скорости разложения мочевины с выделением аммиака и углекислого газа, снижающих сорбционную активность потерь угля к кислороду . Для этого состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мочевина 76,6-88,8; глицерин 5,0-6,0; уреаза 0,5-2,0 и вода 3.2-17,9 Состав отличается стабильностью своей работы в течение всего срока отработки выемочного столба по инертизации выработанного пространства. Высокая скорость разложения мочевины при нормальной температуре 17-20°С. значительный объем выделившегося инертного газа обеспечивается введением в состав биологически активного гещества урезан суспензированной R глицерине 1 табя со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s Е 21 F 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761397/03 (22) 21,11.89 (46) 30.12.91, Бюл. ¹ 48 (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Г,Г.Стекольщиков, С.П.Ворошилов, Н.М.Недосекина и В.Ю.Тимофеенков (53) 622.817 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 909213, кл. Е 21 Г 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1502846, кл, Е 21 F 5/00, 1987. (54) СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАНHQM ПРОСТРАНСТВЕ УГОЛЬНЫХ ШАХТ (57) Изобретение относится к горной промсти, а именно к охране труда, и м,б. использовано пои профилактической обработке выработанного пространства, Цель изобреИзобретение относится к горной промышленности, а именно к охране труда, и может быть использовано при профилактической обработке выработанного пространства с целью предупреждения самовозгорания потерь угля в отработанных и действующих выемочных участках.

Известны составы для предупреждения самовозгорания потерь угля в выработанном пространстве, которые содержат вяжущие добавки, жидкое стекло, глину и инертные материалы. После введения данных составов н выработанное пространство происходит выпадение из раствора твердых сосгавляющих. в результате чего перекрываются пуп" фил,-тр ции воздуха и снижает Ы 1 701940 А1 тения — повышение эффективности профилактики эндогенных пожаров путем обеспечения регулирования и интенсификации скорости разложения мочевины с выделением аммиака и углекислого газа, снижающих сорбционную активность потерь угля к кислороду. Для этого состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас. : мочевина 76,6 — 88,8; глицерин 5,0 — 6,0; уреаэа 0,5 — 2,0 и вода 3,2-17,9. Состав отличается стабильностью своей работы в течение всего срока отработки выемочного столба по инертизации выработанного пространства. Высокая скорость разложения мочевины при нормальной температуре 17-20 С, значительный объем выделившегося инертного газа обеспечивается введением н состав биологически активного вещества уреазы, суспензированной н глицерине. 1 табл. ся окисляемость угля. Однако известный состав не лишен недостатков: невозможность использования в действую.цих выемочных участках; невозможность регулирования процесса окисляемости угля. что приводит к низкой эффективности борьбы с эндогенными пожарами; острый дефицит и высокий расход материалов, что приводит к увеличению трудоемкости профилактики и значительному удорожанию, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, взятым за прототип, является порошок карбамида, который вводят н количестве 23 кг на 1 м выработанного пространства, 2

При самовозгорании угля происходит раз 701940 ложение карбамида с поглощением тепла и выделением инертного газа. 3а счет этого происходит торможение процесса окисления угля и инертизация атмосферы выработанного пространства, Существенным недостатком известного состава является то, что процесс разложения карбамида происходит при повышенной температуре (выше +70 С)„т.е. тогда, когда в выработанном пространстве уже образовался очаг эндогенного по>кара, Кроме того, известный способ не обеспечивает регулирования и интенсификации скорости разложения карбамида в процессе инертизации рудничной атмосферы. Не обеспечивает известный состав и стабильности процесса разложения карбам1лда, что снижает эффективность профилактики эндогенных пожаров.

Цель изобретения — повышение эффективности профилактики эндогенных пожаров путем обеспечения регулирования и интенсификации скорости разложения мочевины в процессе инертизации рудничной атмосферы в выработанном пространстве.

Поставленная цель достигается тем, что состав для предупре>кден,ля эндогенных пожаров в выработанном пространстве угольных шахт, включающий мочевину и воду, дополнительно содержит биологически активное вещество — уреаэу, суспензированную в глицерине при следующем соотношении компонентов, мас, /:

Мочевина 76,6-88,8

Глицерин 5,0-6,0

Уреаэа 0,5-2,0

Вода 3,2 — 17,9

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый состав отличается от известного введением нового компонента, а именно биологически активного вещества — уреазы. суспензированной в глицерине. Гаким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "Новизна", Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволяет выявить признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия", Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были подготовлены десять смесей ингредиентов, три из которых показали оптимальные результаты (таблица, пп 4 7 и 10), Для состава с содержанием мочевины 88,8", уреазы 2 (, глицерина 6 и воды 3 2 ь. скорость выуеления аммиака составляет 0,12-10-6 м /г.

Общее количество инертных газов с 1 кг состава равно 1,01 м . Такое же количество з инертных газов обеспечивает и состав по прототипу, но неоспоримым преимущест5 вом предлагаемого состава является то, что он обеспечивает нейтрализацию рудничной атмосферы с момента его введения в выработанное пространство при нормальной температуре не ниже 10 — 20 С. А известный

10 состав вступает в реакцию только тогда, когда температура окружающих пород возрастает выше +70 С. Превосходрт предлагаемый состав известный состав по прототипу и по фактору стабильности раэло15 жения, что немаловажно при профилактике эндогенных пожаров, Введение уреазы в количестве 0,5 — 2,0 позволяет ре улировать скорость выделения аммиака в пределах 0,05-10,— 0,12 10

20 м /r. Реакция разложения мочевины осущестз вляетсясоскоростью0,3210 -0,70-10 мс при действии биологически активного вещества — уреазы, благодаря ее высокой активности и специфичности, расщепляющей

25 мочевину при t = 17 — 20 С,,ии н-он

О-С 2NHз+ СО +Н,О

ИЦ2 Н ОН

Продуктами реакции при этом являются

30 углекислый газ и аммиак в количестве 0,901,01 м на 1 кг предлагаемого состава. з

Разложение мочевины, связанной с уреазой, в фермент-субстратный комплекс протекает при t = 20 С и рН = 8,0 с константой

35 скорости первого порядка (молекулярный вес фермента принимали равным 483000), равной 0,65 10 с . Значение константы скорости неферментативной реакции, экстраполированное к 20 С, составляет

40 3 10 С и, следовательно, фермент в предлагаемом составе ускоряет реакцию в 200 раз, Пример1, Мочевина 76,6

45 Уреаза 0,5

Глицерин 5,0

Вода 17,9

Скорость выделения аммиака составляет 0,11 ° 10 м /г. Общее количество инерт50 ных газов с 1 кг состава равно 0,90 м, П ример2.

Мочевина 88,8

Уреаза 2,0

Глицерин 6,0

55 Вода 3,2

Скорость выделения аммиака составляет 0,12 ° 10 м /г. Общее количество инертных газов с 1 кг состава равно 1,01 мз.

Пример 3.

Мочевина

59,7

1701940

Из таблицы (пп. 4, 7 и 10) и приведенных примеров (1, 2 и 5) следует, что предлагаемый состав обладает более высокой скозгэостью выделения аммиака (0,12.10 м /r) при общем количестве выделившегося

Г

Объем инеГ ."ым газов с г к сос ава и"

«т- скорость выделеКонце рация

Скорость реакции

-1 разлоиения, мс

Концентрация момевины, Ф

0остав, ггпу ния аммиака, уреазы,+ с о у .-,скисла З Всего

I газ

Амм -а: разложения не

Происходит

1 известный (прототип)

2 (предлагаемый2

3 -"4 -"5 -"6 -"7 "н8

9 -"10 -и1,00

100

0,45

0,60

0,63

0,43

0>60

0166

0,45

О 60 о, 7 о,бЕ

0,90

0,9 о,68 о,9с

0,99

0,68 о, 9i

1,01

0,23

0,30

0,32

0,23 о,30

-",23 о, 30

0,34

0,55.10

0,65 .10 гз

О,32 го

0,55 О "

0,65.1o "

o,б0 гc Y

0,70 1О

3 о,70 1o

0,09 10

О,11-10

0,05 10

0,09.10

0,11 10

0,097 10 о,iz-io

0,12 10

0,12 10

59,7

76,6

88,8

59,7

76,6

88,8

59,7

76,6

88,8 о,5

1,0

1,0

2 О и

Составитель В, Ханцеверов

Редактор Н. Кобылянская Техред M.Моргентал Корректор Н Ревская

Заказ 4522 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета flo изобретениям и откры иям при Г<НТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Уреаза 0,5

Ггицерин 5,0

Вода 34,8, Скорость выделения аммиака составляет 0,09 10 м /г. Общее количество инертных газов составляет 0,68 м . з

П ример4.

Мочевина 70,0

Уреаэа 1,5

Глицерин 6,0

Вода 22,5.

Скорость выделения аммиака

0,11-10 м /r. Объем выделенногоаммиака с 1 кг состава составляет 0,52 м, что з равняется 82,5% от объема аммиака, выделяемого по предлагаемой формуле изобретения.

П риме р5.

Мочевина 80,0

Уреаза 1,5

Глицерин 6,0

Вода 12,5, Скорость выделения аммиака

0,11 ° 10 м /г. Объем выделенного аммиака с 1 кг состава составляет 0,60 м . з

Суммарный объем выделенного инертного газа с 1 кг состава равен 0,90 м . з инертного газа от 0,90 до 1,01 м с 1 кг

3 моче вины.

Неоспоримым преимуществом предлагаемого состава является стабильность его

5 работы в течение всего срока отработки выемочного участка при значительных колебаниях окружающей среды в интервале

+17 — 20 С и выше.

Использование предлагаемого изобре10 тения позволяет повысить эффективность профилактики эндогенных пожаров, обеспечить регулирование и интенсификацию скорости разложения мочевины с выделением аммиака и углекислого газа, снижающих

15 сорбционную активность потерь угля к кислороду, обеспечить в конечном счете безопасные условия труда для работающих.

Формула изобретения

Состав для предупреждения эндоген20 ных пожаров в выработанном пространстве угольных шахт, включающий мочевину и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики эндогенных пожаров путем обеспечения ре25 гулирования скорости разложения мочевины в процессе инертизации рудничной атмосферы, он дополнительно содержит уреазу и глицерин пои следующем соотношении компонентов. мас %:

30 Мочевина 76,6-88,8:

Глицерин 5,0--6,0

Уреаза 0,5 -2,0:

Вода 3,2- 7 7,9.