Brevet FR2489410A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne un procédé de désintégration d'un massif houiller par l'action d'une solution désintégrante, c'est-à-dire d'une solution aqueuse d'alcools, phénols aldéhydes, cétones, composés organiques de soufre, d'ammoniac et de bases ou de leurs mélanges. La désintégration d'un massif houiller consiste en l'affaiblissement de la compacité de la couche de charbon, ce qui facilite son ouvrabilité, prévient la décharge violente et incontrôlée des contraintes sous forme de coups de terrain et offre des conditions d'amélioration du conditionnement du charbon. On connais différentes méthodes d'abattage mécanique ou hydraulique dans les chantiers souterrains ou dans les excavations par le tir. Le charbon abattu est évacué à l'aide de convoyeurs, de moyens de transport roulant ou de l'hydro-transport. A cause de la grande dureté des massifs houillers, les méthodes d'abattage connues exigent une grande dépense de travail et une forte consommation d'énergie. D'autre part, l'accumulation de grandes contraintes dans le massif fait naître des risques pour les mineurs sous forme de décharges violentes et incontrôlées, appelées coups de terrain. I1 existe de nombreux moyens et procédé pour combattre les coups de terrain dans les mines de houille. Parmi les plus connus, il faut mentionner - le tir de détente, - le tir dans le toit, - le tir d'ébranlement, - le tir à longs trous de mine, - le tir d'ébranlement d'abattage, - le refoulement d'eau dans la couche de houille sous une forte pression, - le forage de trous de grands diamètres. On fait appel de plus en plus à des méthodes combinées de celles citées ci-dessus. Les méthodes de tir dans la couche pour modifier la structure de la houille et provoquer la détente sont d'usage limité à cause des risques d'un coup de grisou, d'un coup de poussière ou d'effondrement. La méthode de forage dans le massif exige toujours une grande dépense de travail et, à cause du faible rendement du matériel de forage actuel, cette méthode ne peut pas trouver de grandes applications. La méthode la plus proche du procédé selon l'invention, la méthode de refoulement d'eau dans la couche, est dans de nombreux cas peu efficace, à cause de la structure de la houille qui se caractérise par sa faible humectabilité porosité, etc. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités en fournissant une solution qui peut être appliquée avec succès dans les mines de houille, en améliorant considérablement la sécurité du travail, notamment dans les mines où il existe de grands risques de coup de terrain. Cette solution consiste selon la présente invention en un procédé de désintégration d'un massif de charbon dans les mines de houille, caractérisé en ce qu'il consiste à forer des trous dans ce massif, par lesquels on introduit une solution désintégrante, constituée par une solution aqueuse d'alcools, phénols, aldéhydes, cétoneS composés organiques de soufre, d'ammoniac et de base ou de leurs mélangesdont l'action physico-chimique fait rel cher la structure du charbon et décharge la contrainte dans le massif. Selon une autre caractéristique de l'invention, les trous percés traversent les plans de stratification de la couche de charbon, tandis que d'autres trous sont parallèles aux plans de stratification. Les trous forés dans le sens transversal ont une profondeur allant jusqu'à trois mètres et un diamètre d'environ 40 mm. On y verse la solution sans appliquer de pression ou sous une faible pression. Par contre, les trous forés parallèlement plans de stratification sont plus profonds et la solution peut être injectée sous pression. La solution désintégrante permet d'affaiblir par son action physico-chimique les forces Xtramoléculaires qui assurent la compacité du charbon. L'effet des solutions selon l'invention, comprenant des composés de faible molécularité, réside dans le relachement de la structure et de la cohésion des couches de houille, rendant ainsi plus aisé l'abattage du massif, réduisant les contraintes dans le massif et dissolvant les substances minérales dans la houille. L'effet obtenu par ce procédé revêt une grande importance pratique. Le massif houiller, désintégré par le procédé selon linvention, est beaucoup plus facile à l'abattage. La couche de charbon devient moins compacte, l'abattage est plus aisé et plus rapideola consommation d'énergie, l'usure des machines ainsi que les efforts humains sont moindres. Le procédé selon l'invention présente un autre avantage, notamment dans les mines de houille qui présentent de grands risques de coup de terrain. En effet,la désintégration du massif houiller fait relacher la structure de la houille et de ce fait prévient l'accumulation des contraintes ainsi que leur détente violente et incontrôlée qui prend la forme de coups de terrain ; le procédé selon l'invention offre donc la possibilité de combattre efficacement les risques mentionnés. Les exemples qui suivent illustrent la présente invention en plus de détail afin de mieux éclaircir son mode de réalisation pratique, mais ils ne doivent en aucun cas être considérés comme limitant le cadre de la présente invention, parce que de nombreuses variations et modifications sont possibles. Exemple 1. Dans un réservoir en acier résistant aux acides de 40 1, on a soumis le charbon flambant (type 31.1), à granulation de 10 mm, à l'action d'une solution à 5096 de méthanol dans une solution à 3,' d'hydroxyde de sodium. Après 5 heures de réaction, on a constaté que plus de 84% des grains avaient des dimensions inférieures à 10 mm, dont 45% jusqu'à 2,5 mm. 3,' environ de la substance minérale contenue dans le charbon ont été dissouts, et de ce fait le charbon est devenu plus riche (diminution de la teneur en cendres). Exemple 2. Des blocs découpés dans des couches de charbon flambant et de charbon flambant au gaz, de 1200 à 1500 kg et sensiblement en forme de cube, ont été noyés dans des blocs de béton, tout en laissant une paroi découverte. Après la prise du béton, on a versé par gravitation 100 à 400 cm3 de solutions actives dans des trous forés à travers la paroi supérieure dubloc de béton, d'environ 40 cm de profondeur dans le bloc de charbon. Pour couper le bloc de charbon par la paroi découverte du bloc de béton, l'énergie nécessaire était quatre fois inférieure que sans application du procédé selon l'invention. Dans quelques cas, le bloc de charbon et le bloc de béton qui le protégeait ont éclaté sous l'effet de la solution versée. Exemple 3. Dans une mine de houille, on a foré 35 trous à l'aide d'un dispositif de forage dans une taille d'environ 150 m de longueur et de 1,6 à 1,8 m de hauteur. 30 trous avaient 2 m de profondeur et 42 mm de diamètre ; ils étaient faiblement inclinés (environ 3%) dans le sens du massif houiller pour obtenir la traversée des plans de stratification dans la couche et pour faciliter l'introduction dans les trous de la solution désintégrante sans pression ou sous une faible pression. Les cinq autres trous de 15 m de profondeur ont été forés parallèlement au sens de la stratification de la couche ; dans ces trous, on a refoulé lasolution désintégrante sous une pression de l'ordre de 100 à 150 bars à l'aide d'un tube de tir. La solution désintégrante était constituée d'un mélange de méthanol avec de l'eau, en proportion de 40% de méthanol pour 6096 d'eau. L'effet de désintégration - le relâchement de la structure du charbon et l'affaiblissement de sa compacité a été obtenu avant que 48 heures ne se soient écoulées l'effet optimal est obtenu après de 48 à 96 heures d'action de la solution désintégrante, suivant la structure du chaton. L'examen du charbon désintégré a confirmé l'amélioration de son ouvrabilité : avant l'application de la solution désintégrante, la couche appartenait à la classe V d'ouvrabilité et l'indice d'ouvrabilité était égal à 280 ; après l'application du procédé selon l'invention, la couche est passée à la classe III d'ouvrabilité et l'indice d'ouvrabilité est passée à 180. L'abattage du massif désintégré à l'aide de machines a permis de constater une progression plus rapide des travaux, une productivité augmentée des mineurs ainsi que de l'équipement et parallèlement,la diminution de l'effort humain nécessaire ainsi que la diminution de la consommation d'énergie et de l'usure des machines. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Procédé de désintégration d'un massif de charbon dans les mines de houille, caractérisé en ce qu'il consiste à forer des trous dans ce massif, par lesquels on introduit une solution désintégrante, constituée par une solution aqueuse d'alcools, phénols, aldéhydes, cétones, composés organiques de soufre, d'ammoniac et de bases ou de leurs mélanges dont l'action physico-chimique fait relâcher la structure du charbon et décharge les contraintes dans le massif. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à forer des trous transversaux par rapport au plan de stratification de'la couche de charbon et/ou des trous parallèles à la stratification de la couche et en ce qu'il consiste à introduire la solution désintégrante dans les trous sans ou sous pression.