3.12.4 Плотность пены.
Плотность пены складывается из плотности воздуха и жидкости, количество которой в единице объема пены обратно пропорционально кратности. Плотность пены с допустимой точностью может рассчитываться по формуле:
(19) Где
-
плотность воздуха, воды и пенообразователя,
кг/м ;
- коэффициенты,
учитывающие процентное содержание воды
и пенообразователя в водном растворе.
При t
= 20°С плотность воздуха
плотность
воды
=
998,0
кг/м3,
плотность пенообразователя
Плотность пены (кг/м ) в зависимости от процентного содержания пенообразователя и кратности пены представлена в таблице №3.5.
Таблица №3.5
88
Содержание |
Кратность пены |
||||||
ПО,% |
10 |
100 |
300 |
500 |
1000 |
3000 |
5000 |
1 |
91,02 |
11,08 |
4,52 |
3,18 |
2,19 |
1,53 |
1,40 |
2 |
91,11 |
11,08 |
4,52 |
3,19 |
2,20 |
1,53 |
1,40 |
3 |
91,24 |
11,10 |
4,52 |
3,19 |
2,20 |
1,53 |
1,40 |
4 |
91,36 |
11,12 |
4,53 |
3,20 |
2,20 |
1,53 |
1,40 |
5 |
91,48 |
11,12 |
4,53 |
3,20 |
2,20 |
1,53 |
1,40 |
В связи с тем, что плотность раствора пенообразователя при кратности свыше 100 практически не зависит от процентного содержания в нем пенообразователя, в аварийных условиях расчет плотности можно вести по упрощенной формуле:
где: 1000 - округленная плотность пенообразующего водного раствора, кг/м3.
Плотность пены следует учитывать при заполнении глубоких вертикальных и наклонных выработок, а также при расчете пеноупорных перемычек.
3.12.5 Сжимаемость пены.
Исследованиями установлено, что воздушно механическая пена при повышении давления способна сжиматься без заметного изменения ее устойчивости и восстанавливаться в объеме при снижении давления. Это необходимо учитывать при заполнении пеной вертикальных и наклонных выработок протяженностью 200 и более метров, когда нижние слои пены сжимаются под давлением ее столба. Кроме того, это свойство позволяет подавать пену по трубопроводам в выработанное пространство, где она под давлением
0,3 - 0,6 МПа (3-6 кг/см ) будет проникать в трещины и пустоты, увеличиваясь в объеме по мере снижения давления.
Учитывая, что в воздушно механической пене средней и высокой кратности газовая фаза составляет 99,0 - 99,8 %, а влияние дисперсности пены не
89
значительно, можно предполагать, что процесс сжатия пены (двухфазной системы) происходит аналогично сжатию газа. Тогда измененный объем пены VP(p) в зависимости от избыточного давления Р может быть определен по формуле:
Где
-
начальный объем, м3;
давление пены, МПа;
Р -
избыточное давление пены, МПа;
- начальная кратность пены.