Министерство угольной промышленности СССР Академия наук СССР Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Институт горного дела им. А. А. Скочинского

УТВЕРЖДЕНО начальником Главного научно-технического управления Минуглепрома СССР

А. А. МАНЖУЛОП 21 марта 1988 г.

РУКОВОДСТВО ПО УПРОЧНЕНИЮ НЕУСТОЙЧИВЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И УГЛЯ НАГНЕТАНИЕМ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВОГО СОСТАВА

Москва

1988

Руководство по упрочнению неустойчивых горних пород и угля нагнетанием пенополиуретанового состава. - М.:    Ин-т горн, дела им. А.А.Скочинского,

1988. -    28    с.

В работе изложены общие сведения о свойствах и технологии применения пенополиуретанового состава, приводятся осноьная схема технологического оборудования для нагнетания пенополиуретана, техническая характеристика и принцип действия нагиетатолышх установок НАГУС 212 и KilC. Дани основные рекомендации по организация работ, технике безопасности ведения работ ■ программе обучения горнорабочих.

В разработке руководства принимали участие кандидаты технических наук В.В.Васильев, Н.И.Томошев, В.И.Довчвнко. В.И.Баркалов, кандидат химических наук О.Р.Змиовская, инженоры Б.Н.Попов-Толмачев, II.В.Остроухое, А.Е.Корно-енко, М.Е.Смалюга, В.И.Сорокин (ИГД им. А.А.Скочинского), кандидаты технических наук В.В.Кара, В.К.Сальников, Ю.П.Кочков, С.II.Морозов. А.Т.Горго-нов, инженеры В.М.Глебов, И.М.Ланильченко, В.Т.Сюмак (ДонУГИ). кандидаты технических наук А.М.Мусин, М.М.Ямпольский, инженер Т.А.Сакииов 1К1ВШ'.), кандидаты технических ниук А. А.Ефименко, инженер И.Н.Долоткин (ПечорНШ-проокт), кандидат технических наук В.М.Болдин, инженоры Е.М.Чернявский, Б.С.Шоглов (КуэПИУИ), кандидат технических наук И.С.Шакин    (Мянугле-

птюм СССР), кандидат технических наук В.Г.Ильшенко, инженер U.В.Денисов (ПО "Донецкуголь"), кандидат химических наук Е. А.Петров, кандидат технических наук D.J1.Есипов, инженеры И.Р.Мотлякова, С.Ф.Гриневич (КИО "Лоли-мерсжнтеэ ), инженеры В.И.Лысенко, З.П.Кобрина (Шахтоспецполимеркрепь); инженер Н.К.Боярчук (Спошпахтомонтаядегазация),    доктор медицинских наук

В.В.Суханов, кандидат биологических наук Л.Ф.Землякова (ДонНИИ гигиены труда и профзаболеваний).

руководство согласовано о Гоогортехкадзором СССР ■ ЦК профсоюза рабочих угольной промышленности.

Руководство предназначено для инженерно-технических работников шахт угольной промышленности.

Настоящее руководство вводится взамен ранее действущего "Методического руководства по упрочнению неустойчивых пород нагнетанием полиуретанового ооотава" (II.: Ин-т горн, деда км. А.А.Скочжяокого, 1985).

HlKIHlyi • OJHIOIО ДГЛ] им. А. Д. С кич и некою (ИГД им. А. А. Скочииского). 1988

I - пясоская установка; 2 - магистраль гидропривода; 3 - нагнетательная установка; 4 - ЦМИНЦ) гидропривода; 5 - траверса; 6 - плукворные насосы; 7 - манометры; 8, 8* - краны кагквтанкя-рошфкуляпяи; 9 - вмсоконалорнме тлаюк подачи компонентов; 10 - вдамги всасывдмцио; II - шланги рошгркуля-ция компонентов; 12 - емкости для компонентов

ВНИМАНИЕ ! После окончания работы по нагнетанию для предупреждения заклинивания поршней и плунжеров полости их гвд-роцилиндров необходимо заполнить шахтолом или другим равноценным маслом.

4.2.4. Нагнетательные установки НАГУС 212 и КНС позволяют обеспечивать раздельную подачу компонентов ППУ-скрепляпцего состава на расстояние до 300 м.

4.Э. Высоконалорная магистраль включает в себя две гибкие высоконапорные линии и отводные рукава (рис. 4). Каждая линия магистрали состоит из мерных рукавов длиной 10 м, соединяемых между собой тройниковыми и линейными муфтами. Максимальная длина

Рио. 4. Схема ооединитвльной запорной арматуры у шпура:

I и 2 - выооконалормме рукам диаметром 20 ■ 16 ш соответственно: 3 - пюйниковмо муфты; 4 - соединительные оиобы; 5,

5* . 5^й - к раны; 6 - отводные шланги диаметром 10 ын-,7 - обрети ныв клапаны; Н - ниппель; 9 - статический смеситель: 10 - за

Вуэочния трубка; II - герметизатор; 12 - обратный кланам;

- удлинительные Трубки; 14 - ниппель; 1Ь - заглушки;

16 - линейном куфгта

высоконалорной магистрали 300 м. На боковом отводе тройниковой муфты устанавливается кран 5. При демонтаже рукавов отверстия в муфтах закрываются заглушками. Элементы высоконапорной магистрали имеют быстроразъемные соединения с помощью скоб. Условный проход рукавов, по которым подаются полиизоцианат и полиэфир, равен соответственно 20 и 16 мм. Установка КНС для обоих компонентов комплектуется шлангами одинаковой площади сечения, диаметр которого 20 мм.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Показатели НАГУС 212 КНС Энергоноситель Сжатый Роздух давлением 0.3-0.6 МПа Масло индустриальное 20, подаваемое пол давлением 6,3 МПа от автономной станции Расход энергоносителя До 2 м3/мин 42 л/мин Давление нагнетания (максимальное), МПа 16 16 Объемная подача (максимальная), л/мин 8.5 8.0 Масса, кг 90 130 Габариты, мм 430x310x890 1270x312x312

ВНИМАНИЕ ! Насос и элементы магистрали, предназначенные для нагнетания полиизоцианата, категорически запрещается использовать для работы с полиэфирными компонентами. Это приводит к отверждению полиуретана в элементах магистралей и установки и выходу их из строя. При работе с рукавами одинакового диаметра их следует маркировать.

Компоненты скрепляпцего состава подаются от магистрали к шнурам по отводным шлангам длиной 10-14 м с условным проходом 10 мм. Отводные шланги подсоединяются к тройниковнм муфтам с кранами.

4.4. Смесительно-запорная арматура состоит из механического герметизатора II, удлинительной 13 и загрузочной 10 трубок, смесителя 9 статического типа, ниппеля 8, шаровых кранов 5, 5', 5", тройника 3, и обратных клапанов 7 и 12 (см. рис. 4). Шаровой кран 5' предназначен для дублирования обратного клапана 12.

5.1.    Бурение шпуров осуществляется оборудованием, указанным в п.4 Л. Устья шпуров для упрочнения пород кровли рекомендуется располагать вблизи линии контакта пласта с кровлей, а при упрочнении угольного пласта - непосредственно в зоне упрочняемой пачки. Шпуры следует бурить по нормали к простиранию основной системы трещин, стремясь подсечь максимальное их количество. Длина шпуров должна составлять 3-4 м, расстояние между шпурами 3-6 м.

5.2.    Нагнетательные установки и емкости с компонентами НПУ-скреплялцего состава следует размещать в подготовительной выработке вблизи очистного забоя (см. рис. I) так, чтобы они не загромождали проход и не препятствовали ведению основных горных работ.

ВНИМАНИЕ ! Необходимо исключить возможность попадания воды, породы и угля в расходные емкости с компонентами.

5.2.1.    Установку НАГУС 212 необходимо подключить к пневмосе-ти участка или к автономному компрессору типа ЗИФ ШВ-6М или ПК-1,75.

5.2.2.    Для пуска установки КНС необходимо предварительно подключить к электросети автономную маслостанцию.

5.2.3.    От нагнетательной установки к месту упрочнения горного массива необходимо проложить высоконалорную магистраль (см. рис. I). Для соединения рукавов используются линейные и тройниковые муфты (см. рис. 4). Вблизи шпуров, подготовленных для нагнетания ППУ-скрепляющих составов, к троЗнаковым цудоам подсоединяются краны.

Свободные каналы тройннковыт муфт перекрываются заглушками. Магистральные рукава должны быть подвязаны к элементам крепи подготовительной выработки, а в очистном забое - подвязаны к трубопроводу гидросистемы комплекса. В зоне нагнетания ППУ-скреп-ляпцих составов (рис. 4) к кранам подсоединяются отводные шланги, связывающие нагнетательные магистрали I, 2 через обратные клапаны со смесительно-запорной арматурой (загрузочная трубка 10 со смесителем 9 - герметизатор II - удлинительная трубка 13).

ВНИМАНИЕ ! Категорически запрещается использовать изоцианатные рукава для подачи полиэфира и наоборот. Необходимо следить за маркировкой шлангов.

При монтаже высоконапорной магистрали соединения арматуры необходимо смазывать консистентной смазкой.

5.2.4.    Для координации работ между персоналом, обслуживающим нагнетательную установку и находящимся в зоне упрочнения массива, следует установить автономную переговорную связь (можно использовать аппараты типа A1IK-M и др.).

5.2.5.    После монтажа нагнетательного оборудования следует проверить работоспособность установки и герметичность высоконапорной магистрали. Необходимо убедиться в чистоте расходных емкостей и наличии фильтров на всасывающих рукавах. Если в установке стационарные расходные емкости отсутствуют, то всасывапцие и рециркуляционные рукава следует ввести непосредственно в банки с соответствующими компонентами состава (см. рис. 2, 3), а затем доливать в эти банки компоненты по мере их расхода.

Переливание компонентов, доставленных к месту ведения работ в крупногабаритной таре (бочках и др.), осуществляется при помощи нагнетательной установки. Для этого всасывающие шланги вставляются в бочки, а рециркуляционные - в соответствующие расходные емкости с приводом кранов управления в положение "Рециркуляция". Перед открыванием тары крышки тщательно вытереть ветошью. После переливания части компонентов транспортные и расходные емкости необходимо закрыть крышкой.

Краны 5 и 5* установки НАГУС-212 (см. рис. 2), а для установки КНС (см. рис. 3) краны 8, 8* следует перевести в положение 'Тециркуляция" и включить установку. После установления равномерного потока компонентов состава из обоих рециркуляционных шлангов установку выключить. Проверку работоспособности установки следует производить перед каждым нагнетанием.

ВНИМАНИЕ ! Перед включением установки НАГУС-212 необходимо проверить наличие масла в маслораспределителе и давление воздуха в пневмосистеме.

После опробования установки, подключенной к напорной магистрали, необходимо открыть краны на конце магистрали и включить установку в режим "Нагнетание". После заполнения компонентами соответствупцих магистральных рукавов краны управления переводятся в положение "Рециркуляция", и установка выключается. Если магистраль была ранее заполнена компонентами состава, необходимо убедиться в ее работоспособности. С этой целью следует открыть краны на конце магистрали и включить установку в режим "Нагнетание". Достигнув равномерного истечения компонентов -из обоих шлангов, установку выключить.

Ксли полиэфирная линия магистрали заполнена полиэфиром, а пап иизоцианатнал - шахтапом, то подготовка магистрали к работе производится следующим образом. Кран 5 (см. рис. 2) установки НАГУС-212 переводится п положение "Нагнетание", а кран 5* -в положение Тециркуляция"; для установки КНС (см. рис. 3) - со-ответственно краны В и В¹. После этого открывается кран на конце полиизоциянатной линии и включается насос. При появлении из рукавов чистого полиизоцианата установка выключается. При подготовке и опробовании магистрали компоненты состава и шахтол следует слить в пустые банки, закрыть их крышкой и выдать на поверхность.

ВНИМАНИЕ ! Состояние магистрали следует проверять перед каждым нагнетанием путем прокачивания соответствующих компонентов при открытых кранах на конце магистрали.

После заполнения магистрали компонентами ППУ-скрепляющего состава следует проверить герметичность соединений. Для этого необходимо закрыть краны на конце магистрали и включить установку в режим "Нагнетание". По достижении давления 15 МПа установку выключить, снять давление, переключив краны управления в режим Тециркуляция", и осмотреть соединения магистрали. В случае обнаружения утечек компонентов состава через соединения их надо устранить. Отводные шланги подготавливают к работе аналогичным образом.

5.3, Смесительно-запорную арматуру рекомендуется устанавливать в следующей последовательности. Со стороны обратного клапана 12 к герметизатору II (см.рис.4) подсоединяются удлинительные трубки 13. Причем при длине шпура до 4,0 м подсоединяются две пластмассовые удлинительные трубки, соединенные между собой ниппелем 14, при длине до 3 м - одна. К обратной стороне герметизатора подсоединяется стальная загрузочная трубка 10. Герметизатор II в сборе с трубками проталкивается в шпур так, чтобы вне шпура оставался конец загрузочной трубки длиной 0,2-0,3 м. Вручную, вращая специальным или гаечным ключом концевую часть загрузочной трубки, следует распереть герметизатор в шпуре. Затем в концевую часть загрузочной трубки 10 вставляется смеситель 9 и устанавливается ниппель 8, к которому подсоединяется шаровой кран 5'и тройник 3. К тройнику подсоединяются отводные шланги б для подачи компонентов состава из магистрали в шпур.

5.3.1.    Для предотвращения перетоков разноименных компонентов состава в процессе нагнетания между тройником 3 и рукавами 6 следует установить обратные клапаны 7 (см. рис. 4) и краны 5, вы-полнящие функцию дублирования обратных клапанов при промывке шпура полиэфирным компонентом.

5.3.2.    До начала процесса нагнетания рекомендуется подготовить, загерметизировать и подключить к магистрали два-три шпура, что позволяет сократить время перехода со шпура на umyp.

5.4. Нагнетание состава необходимо осуществлять в сдедуюцем порядке. Стационарные расходные емкости установки нужно заполнить компонентами состава. Если стационарные емкости на установке отсутствуют, необходимо рядом с установкой поставить две банки с компонентами состава, периодически доливая в них соответствующие компоненты.Ь начале работы нужно открыть краны 5, 5^,5^ отводных шлангов (см. рис. 4), а также магистральные краны перед шпуром и включить установку в ражим "Нагнетание". Первые 3-4 мин нагнетание следует вести при небольшой подаче насоса (2-4 л/мин), при этом необходимо следить за плотностью герметизации шпура.

Б случае вытекания состава из устья шпура прекратить нагнетание и попытаться увеличить распор герметизатора путем вращения с помощью ключа концевой части загрузочной трубки 10. После этого продолжить нагнетание при давлении 0,5-1,2 МПа. Если состав перестал вытекать из шпура, следует увеличить давление до рабочего значения; если продолжает вытекать - приостановить нагнетание, а устье шпура дополнительно уплотнить ветошью, смоченной этим же составом. Уплотнять шнур можно путем проталкивания в него ветоши с помощью длинной отвертки или специально приготовленного для этих целей механического стержня (диаметр 6-8 мм). После прекращения вытекания состава из устья шпура, объемную подачу установки можно увеличить до 8-12 л/мин.

Объемная подача установок регулируется путем изменения расхода энергоносителя: для установки НАГУС-212 с помощью крана 17 (см. рис. 2), а для установки КИС дросселем.

Б зависимости от типа состава рекомендуется следующая продолжительность остановки нагнетания без промыьки шпура полиэфиром: для состава нормального отверждения - от 7 до 10 мин, ускоренного отверждения - не более I мин.

С целью сокращения времени обработки углвпородного* массива рекомендуется использовать вынужденные остановки, вызванные выходом состава на обнаженную поверхность углепо;юдно1о массива

или из шпура, переключив подачу состава в другой шпур. Для этого смесительно-запорную арматуру первого шпура следует промыть полиэфиром в течение ?-Ю с при объемной подаче 3...4 л/мия, закрыв кран V (рис. 4) и переключив насос подачи полиизоцианата в режим "Рециркуляция”.

ВНИМАНИЕ ! В этом случае шпур от магистрали не отключать. Нагнетание в него продолжить после отверждения вытекающего состава.

5.4.1.    В процессе нагнетания необходимо следить за равномерным расходом компонентов из обеих расходных емкостей установки. Периодически проверять состояние фильтров на всасывающих рукавах и при необходимости очищать их.

5.4.2.    Нагнетание НПУ-скрепляющего состава в шпур следует прекращать и переходить к другому шпуру в следующих случаях:

в шпур подано достаточно большое количество состава (150-200 л);

при неоднократном (до трех раз) вытекании состава на обнаженную поверхность упрочняемого массива или в соседний шпур;

при проявлении отжима пород кровли и угля;

не обеспечена надежная герметизация шпура, в результате чего не прекращается вытекание из него состава.

5.4.3.    По окончании нагнетания в каждом шпуре следует в течение 8-10 с промыть полиэфиром съемную часть запорно-смесительной арматуры - загрузочную трубку 10 со смесителем 9 (см. рис. 4). С этой целью необходимо кран 5¹¹ закрыть, насос для подачи полиизоцианата включить в режим "Рециркуляция”. После промывки следует выключить установку и закрыть краны 5 ,5* и 5^.

Нагнетание в следупций шпур осуществлять после установки в него запорно-смесительной арматуры (см. п. 5.3), открыв краны 5, 5* и5^П (см. рис. 4) и включив установку в режим "Нагнетание".

Отводные шланги предыдущего шпура необходимо отсоединить от тройника 3, протереть концы ветошью и установить на них заглушки, затем от герметизатора нужно отсоединить загрузочную трубку вместе с остальными деталями; отверстие тройника, резьбу на загрузочной трубке и смеситель протереть ветошью. Эти элементы можно использовать при подготовке следующих шпуров.

5.4.4. В случае затвердения состава в элементах смесительнозапорной арматуры их очистку необходимо производить на поверхности шахты. Каналы загрузочной трубки и тройника следует выжечь, остальные детали погрузить в ацетон до размягчения состава, затем очистить механическим путем.

5.5. После окончания работы отводные рукава следует отсоединить от высоконалорной магистрали, закрыть концы заглушками и убрать в безопасное место.

5.5.1.    Насос и рециркуляционный рукав подачи полиизоцианата необходимо промыть шахтолом. Цля этого оба насоса установки включаются в режим "Рециркуляция”, при этом всасывапций рукав для подачи полиизоцианата вставляется в емкость с шахтолом, рециркуляционный - в пустую емкость из-под полиизоцианата. После подачи 5-С л шахтола промывка установки заканчивается, установка выключается. Краны подачи энергоносителя к установке перекрываются. Все выходные отверстия на магистральных и отводных шлангах следует закрыть заглушками.

5.5.2.    Если работы по нагнетанию прекращаются на длительный срок (более чем на неделю), рекомендуется периодически, через каждые 3-4 дня, подавать в магистраль 2-3 л компонентов состава (см. п. 5.2).

5.5.3.    При полном завершении работ и демонтаже оборудования полиизоцианат, находящийся в шлангах, следует удалить, заменив его шахтолом. С этой целью насос для подачи полиэфира необходимо включить в ражим 'Тециркуляция", а насос для подачи полиизоцианата в режим "Нагнетание". Полиэфир допускается оставлять в рукавах и насосе.

6. ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ УГЛЕПОРОДОЫХ МАССИВОВ ПОЛИУРЕТАНОВЫМ СОСТАВОМ

6.1. Нагнетание полиуретановых составов в упрочняемые массивы горных пород или угля производится через шпуры, пробуриваемые непосредственно из лавы (при упрочнении пород кровли) (см.рисЛ) или из штрека. Рекомендуются следуэдио параметры шнуров:

Глубина, м ,"na^,-^v,Tj«, мм

/гол мачл^иа пласта к пж»екоотя, град Расстоянии между шпурами, м Глубина герметизация iрасстояние от усткя шпура до герметизатора), м

Указанные параметры уточняются в процессе пробных нагнетаний р зависим''.*™ от -опно-геологического условий и состояния упрочняемого ?.псси^пл.

6.2. Оптимальная глубина шпура 4,0 м. Не рекомендуется нагнетать состав г» шпуры глубиной менее 3,0 м, так как из-за небольшой глубины рильтруеткой части таких шпуров не обеспечивается качественное насыщение углепородного массива составом. Если но каким-то причинам шпур недобурен (глубина менее 3 м), его необходимо заглушить на глубину не менее 1,5 м, использовав для этого герметизатор, химический анкер, глиняную замазку или другие средства. ди;*метр шпуров не должен превышать 45 мм, так как механические герметизаторы не рассчитаны на герметизацию шпуров большого диаметра. Угол наклона шпуров к плоскости пласта устанавливают в зависимости от характера и степени трещиноватости

упрочняемого массива:    при    небольшой    мощности нарушенной кровли

(например ложная кровля до 1,5 м) его принимают около 10 град, при мощности упрочняемых пород свыше 1,5 м - до 20 град.

G.3. И углепородном массиве с горизонтальной слоистостью первые два шпура рекомендуется бурить на расстоянии 6-в м один от другого. Если при нагнетании полиуретановый состав не вышел в соседние шпуры, рекомендуется уменьшить шаг бурения или пробурить промежуточные шпуры.

6.4.    И массивах блочного строения (размер кусков 20-50 см) с равномерно развитой трещиноватостью шпуры рекомендуется бурить через 4-5 м.

6.5.    В мелкокусковатых массивах с зеркальными поверхностями ("мкльниками”) и перемчтостями пород расстояние между первыми шнурами устанавливать через 4-6 м. Корректировку расстояния производить после завершения шинетании в первые шпуры, руководствуясь рекомендацией п. 6.3.

В породах упомянутой структуры шпуры следует бурить пол углом 10 град с тем, чтобы, кроме пород кроали, упрочнить также верхнюю пачку пласта, часть которой при выемке угля рекомендуется оставлять.

Добыча утля из очистных забоев шахт в условиях трещиноватых неустойчивых углопородных массивов сопряжена с опасностью травматизма горнорабочих. При обрушении пород кровли, отжиме и высыпаниях угля нарушается ритмичная работа очистных забоев, снижается добыча, ухудшается качество угля. Вынужденное применение механических способов предотвращения вывалообразований пород кровли путем установки штанговых крепей, выкладки клетей, защиты подкровельными пачками угля и применения других мер требует дополнительных расходов крепежных материалов и связано с трудоемкими, сопряженными с опасностью травматизма горнорабочих работами.

За последние годы на шахтах Минуглепрома СССР и зарубежных стран применяется технология упрочнения трещиноватых пород и углей твердеюдими химическими составами, наиболее надежным из которых является пенополиуретановый (П11У) скрепляющий состав. Способ упрочнения пород пенополиуретановыми составами заключается в предварительном нагнетании компонентов ППУ-состава в трещиноватый массив. При смешивании компонентов состава в результате реакции полимеризации образуется вспененная отвержденная масса, возникающий при этом распорный эффект и высокая адгезия ПНУ-состава к породе и углю обеспечивают устойчивость массива. Пластические свойства пенополиуретана препятствуют разрушению адгезионных связей при смещениях частей массива и приложении к нему динамических нагрузок. Через два - три часа в зоне нагнетания пенополиуретана можно производить выемку угля.

2. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБА

УПРОЧНЕНИЙ ПОРОД 1ШУ-СКРЕПЛЯЮЩИМ СОСТАВОМ

Общая схема расстановки оборудования и расположения шпуров при упрочнении углепородного массива в очистном забое нагнетанием пенополиуретановых составов показана на рис. I. Разработан-

6.6.    Повторное упрочнение утлепородного массива с профилактической целью рекомендуется проводить после подвкгания забоя на 3,5...4,0 м. Если при подвигании забоя на 2,0...2,5 м состояние массива существенно не улучшилось, нагнетание следует продолжить. При этом шпуры рекомендуется бурить в промежутках между первоначально пробуренными.

6.7.    Рекомендуемые параметры нагнетания 11ПУ-составов, установленные на основании накопленного опыта работ по практическому применению технологии упрочнения пород на шахтах:

Расход состава на один шпур, кг 100...150

Давление нагнетания, МПа    До    12,0

При упрочнении угольных массивов рекомендуются параметры: расход - до 80 л на шпур, давление нагнетания - 4...6 МПа. В процессе упрочнения эти параметры уточняются опытом. Полное количество ППУ-состава можно определить ориентировочно по условной площади подлежащего упрочнению массива исходя из примерного расчета: 8...10 кг состава на I м~ площади.

7. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЕ0Т

7.1.    На период работ по упрочнению пород или угольного массива на выемочном участке рекомендуется организовать бригаду в количестве не менее четырех человек под руководством хорного мастера.

Члены бригады должны выполнять следующие тботы:    один    -

управляет установкой на штреке, второй - залипает компоненты состава в расходные емкости и двое рабочих выполняют операции непосредственно в зоне упрочнения: герметизируют шпуры, подключают их к магистра™, осуществляют контроль за ходом нагнетания, ведут переговорную связь с рабочими на штреке.

7.2.    Данные о параметрах и результатах нагнетания рекомендуется записывать в журнал (приложение I). бдение журнал.* возлагается на лицо, ответственное за производство работ на участке (см. п. 7.1.). Записи ь журнал необходимы для контроля качества упрочнения, корректировки параметре»* технологии >п|ючнения, учета pile хода полиуретана, выводов об ^Мюктивности пыиолшюмых работ.

1~1 'll I "I    |—n

///y/y мм /////;///////// ж;//л

Рмс. I. Технологическая схома расстановки оборудования и расположения вшуров ври упрочнении неустойчивого углеиородного массива очистного

забоя пенополиуретаном:

1 - нагнетательная установка; 2 - омхоств с компонентам)» состава:

3 - телифои; 4 - высоконалоркал магястриль; Ь - тройники с кранами:

6 - отводные олнигш; 7 - шнуры; В - водонапорный став; 9 - магист-радь подвода внеpit)носитоля для нагнетательной установка

ный способ предназначен для предупреждения обрушений в призабойное пространство сухих или слабообводненных пород и углей кусками до 0,3 м.

ВНИМАНИЕ ! Пенополиуретановые составы не рекомендуется применять для упрочнения обводненных или низкотемпературных (ниже 13°С) пород.

Экономически целесообразно использовать ППУ-состав для упрочнения неустойчивых пород мощностью свыше 1,0 м, а также для предупреждения отжима и высыпания угля на мощных пластах.

Способ упрочнения углепородных массивов ПЛУ-составом рекомендуется применять на шахтах, характеризующихся следующими условиями:

ВНИМАНИЕ ! Применение пенополиуретановых составов ППУ-328 и ППУ-329 для упрочнения углеиородных массивов возможно при расходе материала не более 1000 кг в смену на одном рабочем месте и воздухообмене не менее 300 м³/мин при соблюдении мер, изложенных в "Санитарных правилах по устройству и содержанию предприятий угольной промышленности", 1974 г., раздел 4д, п. 8.

3. ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВЫЕ СКРЕИЛЯКЩЕ СОСТАВЫ ППУ-328 и ППУ-329

3.1. Характеристика ППУ-скрепляющих составов.

ППУ-скрепляющие составы состоят из двух компонентов:    поли

эфирного марки А-328 или А-329 (компонент А) и полиизоцианата

Для упрочнения горных массивов, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа следует пользоваться "Руководством по применению физико-химического способа предотвращения обрушений угля и онижения пыбросоопас-ности на крутых пластах Донбасса при проведении подготовительных выработок" (М.: ИГО, 1986 г Л.    с

марки Ь, Д или Т (компонент Б). При смешивании компонентов А и Б в соотношении 1:1 по объему или 1:1,2 по массе происходит образование пенополиуретана - жесткой ячеистой пластмассы.

Компоненты ПИУ-скрепляыцего состава различаются по цвету: полиэфирный - прозрачная жидкость желтого цвета, полиизоцианат -мутная жидкость темно-коричневого цвета.

СкрегшшциЙ состав нормального отверждения 1ШУ-328 включает полиэфирный компонент А-328 и предназначен для упрочнения сухих или слабообводненных трещиноватых (до 2 мм) пород и углей.

Продолжительность реакции после смешивания компонентов А-328 и полиизоцианата 10...15 мин, время отверждения 90...120 мин, кратность вспенивания - 3...5.

Скрепляющий состав ускоренного отверждения ГШУ-329 включает полиэфирный компонент А-329 и предназначен для упрочнения пород с широким раскрытием трещин (2-3 мм и более).

Продолжительность реакции после смешивания компонента А-329 и полиизоцианата 2...4 мин, время отверждения до 15 мин, кратность вспенивания 2...3. Ускоренное протекание реакции приводит к быстрому тампонированию крупных трещин массива, что предотвращает вытекание состава на обнаженную поверхность.

ВНИМАНИЕ! В случае упрочнения массива с неупорядоченной трещиноватостью или при вытекании состава Ш1У-328 на поверхность выработки рекомендуется чередовать применение компонента А состава нормального А-328 и ускоренного А-329 отверждения.

3.2. Приемка исходного сырья на переработку и входной контроль.

3.2.1. Поставка компонентов Л-328, А-329 и полиизоцианата (компонент Б) может осуществляться в герметично закрытых стальных и алюмшшовых бочках вместимостью 200-250 л или в железнодорожных цистернах.

ВНИМАНИЕ ! Каждая поставляемая партия сырья должна приниматься потребителем на переработку только при наличии паспорта завода-изготовителя.

Розлив исходного сырья (компонентов А и Б) в тару (специальные, герметично закрываемые банки вместимостью 20-40 л) производится на специально оборудованных участках (в цехах) после проведения входного контроля сырья и получения заключения о соответствии качества продукции требованиям технических условий (ТУ). При розливе полиизоцианата следует осуществлять фильтрацию его от осадка с целью обеспечения нормальной работы нагнетательной установки.

6

В случае {голодания полиизоцианата на почву следует немсд-лешю засыпать его песком и залить 5-10#-ным водным раствором аммиака. Работы по уборке разлитого продукта проводить при включенной вентиляции с применением противогаза. 13 случае загорания пламя следует тушить пенным огнетушителем.

3.2.2.    Входной контроль исходного сырья (компонентов А и И Ш1У-скрепляющих составов) производится сотрудником химической лаборатории или другим специально подготовленным лицом в соответствии с методиками анализа, изложенными в ТУ на сырье. Контролируются слсдупние основные показатели:

для компонентов А-328 и А-32У -внешний вид;

гидроксильное число, мг/К0Н/г; условная вязкость при 25°С, с; технологическая проба; для компонента Б (полкизоцианата) -внешний вид;

массовая доля изоцианатных групп, %:

кислотность в пересчете на хлористый водород, %;

массовая доля гидролизуемого и ионного хлора, %\

условная вязкость, с;

массовая доля нерастворимых, %;

массовая доля железа.

Отбор проб для анализа производится в соответствии с требованиями ТУ.

3.2.3.    Если компоненты ППУ-состава не проходят сталию разлива в банки вместимостью 20-40 л, а поставляются непосредственно шахтам в емкостях завода-иэготовителя (в бочках), входной контроль сырья осуществляется по технологической пробе, которая предусматривает определение следулцих параметров:

время старта, с; время гелеобразования, с; время подъема, с;

кажущуюся плотность отвержденного образца пенополиуретана, г/см³.

ВНИМАНИЕ ! Только поело проведения испытаний по технологической пробе допускается спуск компонентов !ШУ-состава в шахту для проведения работ по упрочнению.

3.3.    Хранение исходного сырья.

3.3.1.    Хранение компонентов А и Б НПУ-скрепляющих составов в условиях специализированных подразделений должно осуществляться в соответствии с ТУ на эти компоненты.

3.3.2.    При хранении компонентов ЦПУ-состава непосредственно на шахтах необходимо выполнять следующие требования:

обеспечивать температуру складских помещений на уровне или выше 10°С;

следить за герметичностью емкостей, содержащих компоненты 1111У-состава, исключив контакт компонентов (в особенности полиизоцианата) с водой и влагой воздуха.

ВНИМАНИЕ ! Хранение длительное время полиизоцианата (компонента Б) в условиях пониженных температур (ниже Ю°С) приводит к его кристаллизации.

Применение ПЛУ-скрегшшцего состава с использованием закристаллизованного полиизоцианата запрещается. Для перевода полиизоцианата в исходное жидкое состояние необходим его предварительный разогрев (на поверхности) до температуры 50-60°С. Разогрев производится в термошкафу или вблизи нагревательного прибора в теплом помещении в присутствии специалистов. Не допускается разогрев полиизоцианата до температуры выше 70°С.

3.3.3.    Гарантийный срок хранения компонентов ППУ-скрепляпдих составов - 6 месяцев. По истечении гарантийного срока компоненты могут использоваться только после проверки по технологической пробе.

3.4. Условия переработки компонентов в шахте.

Поставка компонентов ППУ-скрепляющих составов к месту производства работ осуществляется в специальных, герметично закрываемых банках вместимостью 20-40 л. Допускается доставка компонентов в бочках или другой герметичной таре.

Находящиеся в шахте, подготовленные к нагнетанию компоненты ППУ-скрепляющих составов должны иметь температуру не ниже 13°С.

Упрочнение пород и углей с температурой ниже ХЗ°С производится только после консультации с институтами-разработчиками.

Освободившуюся из-под компонентов тару следует выдавать на поверхность для очистки или утилизации. Очистка емкостей производится в специально отведенных для этих целей местах.

ВНИМАНИЕ ! Запрещается тару из-под полиизоцианата А использовать под компонент Б и наоборот.

4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ 1ШУ-СКРЕПЛЯШ1Х СОСТАВОВ

4.1.    Комплект технических средств, применяемых для упрочнения неустойчивых горных пород и углей ППУ-составом, состоит из бурового оборудования, нагнетательной установки, высоконапорной шланговой магистрали и смесительно-запорной арматуры. Бурение шпуров осуществляется электро- или пневмосверлом типов СЭР-19М, СР-3 и др. с использованием составных штанг, породных и угольных резцов.

4.2.    Нагнетание пенополиуретановых составов в массив производится поршневыми установками: с пневмоприводом типа НАГУС-212, с гидроприводом типа КНС.

4.2.1.    Нагнетательная установка НАГУС 212 (рис. 2) состоит из двух поршневых насосов б, жестко связанных с поршнем пневмопривода 3. Насос для подачи полиизоционата на высоконапорной сюроне имеет выходное отверстие диаметром 20 мм (cL_y 20), насос для подачи полиэфирного компонента А-328 и А-329 имеет выходное отверстие меньшего диаметра - d_у 16. Для всаса компонентов состава из расходных емкостей 9, 10 насосы укомплектованы резиновыми шлангами 8 с фильтрами II. На высоконапорной стороне насосов предусмотрены рециркуляционные краны 5 и 5^, позволяющие устанавливать два положения: "Нагнетание" и "Рециркуляция", и манометры для контроля давления 12. При установке кранов в положение "Нагнетание" полииэоцианат или полиэфирный компонент подается в магистраль, а при положении крана "Рециркуля)дет" - соответ-отвупций компонент циркулирует по замкнутой системе "Расходная емкость - насос - рециркуляционный шланг - расходная емкость". Пневмопривод снабжен краном 17 для регулирования подачи воздуха, блоком подготовки воздуха 2 с фильтром дчя отделения влаги, содержащейся в сжатом воздухе, и маслораспределителем.

ВНИМАНИЕ ! Установка НАГУС 212 содержит детали из ал)оминиевых сплавов. Категорически воспрощается транспортирование и эксплуатация установки при открытом кожухе.

4.2.2.    Комплекс оборудования для нагнетания скрепляпиих составов КНС (рис. 3) состоит из автономной маслостанции I и нагнетательной установки 3 с гидроприводом 4 возвратно-поступательного действия и двумя плунжорными насосами б, расходных емкостей 12 и всасывающих рукавов 10. Для рециркуляции полиизо-

цианата и полиэфира рекомендуется предусмотреть на установке краны о, Ь* и рукава II. Регулировка подачи скрепляющего состава осуществляется дросселем, вмонтированным в насосную установку. На высоконапорной стороне насосов установлены манометры 7.

Рис. 2. Принципиальная схема нагнетательной установки типа НАГУС 212:

I - ниппель для подсоединения гшовмосоти; 2 - блок подготовке воздуха с фмьтром и маслораепредолателом; 3 - шюьмопр|шод установки; 4, 13 - ьысоконалоркые шланги подачи компонентов состава к шпуру; 5 - кран нагнетания-рециркуляции полиэфира; 5'- кран нагнетания - рециркуляция полкиэоцяамата; 6 - плунжерные насосы; 7 - шланга рециркуляции компонентов состава, 8 - всасывахдме алаягк;9, 10 - омкость для полиэфирного А-320 или А-329 я полнизоцианатного компонентов: II - фильтры; 12 -манометры контроля давления нагнетания, 14 - пненмораспреде-лдтель; 15 - манометр контроля давления воздуха; 1ь - рама;

17 - края регулирования подачи воздуха

4.2.3. Насосы установок НАГУС 212 и КНС осуществляют вакуум-метрическое всасывание компонентов скрепляпцего состава из расходных емкостей в объемном соотношении 1:1.