Композиция для закрепления крепких трещиноватых горных пород

 

Изобретение относится к применяемым в горной промьшшенности химическим композициям (к) для упрочнения трещиноватых горных пород и позволяет повысить прочность, снизить усадки и уменьшить токсичность К.Для этого к дополнительно содержит водный раствор (ВР) мочевины. В качестве отвердителя-катализатора используют ВР щавелевой кислоты. Соотношение компонентов К следующее,об.ч.: полимерная смола (ПС) 98-100; щавелевая кислота

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Е 21 D 21/00

l3 ".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3855769/22-03 (22) 03.12.84 (46) 30. 11. 86. Бюл. Ф 44 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) Ш.А. Алтаев, Н.Ж. Жалгасов, Н. Кадырсизов, А.Н. Спатаев, Г.М. Чер ний и М.А. Абеуов (53) 622. 284. 9 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 534547, кл. Е 02 D 3/14 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 732494, кл. Е 21 В 33/ 138, 1980. (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КРЕПКИХ ТРЕЩИНОВАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к применяемым в горной промьппленности химическим композициям (К) для упрочнения трещиноватых горных пород и IIo9 воляет повысить прочность, снизить усадки и уменьшить токсичность К.Для этого К дополнительно содержит водный раствор (BP) мочевины. В качестве отвердителя-катализатора используют BP щавелевой кислоты. Соотноше„„SU„,, 1273584 А 1 ние компонентов К следующее,об.ч.: полимерная смола (ПС) 98- 100; щавелевая кислота (57 BP) 3-30; полиакриламид (57 BP) 0,5"1,0; мочевина (6X BP) 4,0-5,0; вода 20-100. В качестве ПС используется либо карбамид, ная смола КФЖ, либо фенолформальдегидная смола СФЖ вЂ” 3016. Мочевина при взаимодействии с водой по реакции

КННз + Н20 ВИОзОН Коз + ОН образует катион RNH, обладающий ис; ключительными адсорбционными свойст,вами. Это способствует эффективной адгезии гелей с горными породами и улучшает эластичность и структурную прочность К. При взаимодействии амидных групп мочевины с выделяющимся при отверждении формальдегидом снижается токсичность ПС и усадочная деформация. Это происходит вследствие того, что в присутствии мочевины токсичный формальдегид не выделяется в атмосферу и общая молекулярная масса К не изменяется.2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1273584

45

Изобретение относится к применяемым в горной промьппленности химическим композициям для упрочнения трещиноватых горных пород, Цель изобретения — повышение прочности, снижение усадки и уменьшение токсичности композиции. .В табл. 1 приведено несколько составов предлагаемой композиции в сравнении с прототипом.

Компоненты предлагаемой композиции в исходном виде имеют следующее физическое состояние.

Щавелевая кислота — кристаллическое вещество белого цвета. Тщ 189, растворимость в воде 9,5.

Мочевина — кристаллическое вещест. во белого цвета, Т„„ 132,2 С, растворимость в воде 108.

Полиакриламид — вязкий гель. Молекулярный вес от 1 до 8 миллионов.

Растворимость в воде неограничена.

Карбамидная и фенолформальдегидная смолы — высоковяэкие жидкости с основными свойствами:

Плотность при .20 С 1,22-1,25 г/см

Количество сухого остатка 62+2X

Вязкость по

ВЗ-4 40-90 с рН 7,0-8,5, Содержание свободного формальдегида й1,0X.

Амины, к которым относится и мочевина, при взаимодействии с водой по реакции

КИН + Н20 КМОз ОН КННз + ОН образуют катион RNH, обладающий исключительными адсорбционными свойствами.

Высокая адсорбционная способность этого катиона способствует высокоэффективной адгезии гелей с горными породами, поскольку молекулы адсорбата под влиянием двумерного давле-ния стремятся занять все активные центры поверхности. Это свойство обеспечивает цельность и эластичность .всей композиции. Кроме того,. вследствие действия сил Ван-дер Ваальса повышается структурная прочность, что обеспечивает образование монолита без трещин и механических нарушений. Вследствие взаимодейст5

I5

2$

35 вия амидных групп мочевины с выделяющимся при отверждении формальдегидом снижается токсичность карбамид ных и фенолформальдегидных смол и усадочная деформация, так как в присутствии мочевины токсичный формальдегид не вьщеляется в атмосферу и общая молекулярная масса композиции не изменяется.

Снижение содержания полиакриламида в 70-80 раз позволяет уменьшить вязкость композиции, что имеет большое значение при работе в условиях пониженных температур шахт.

Количественно содержание воды в предлагаемой композиции варьирует в пределах 20-100 об.ч. и определяется предъявляемыми к композиции тре- бованиями, а именно, вязкостью и временем отверждения.

При содержании воды в отверждающей композиции ниже 20 об,ч. ее вязкость увеличивается, снижаются проникающая способность и стабильность во времени — наблюдается общее загустевание композиции как в,емкости, так и в трубопроводах и выход из строя всей нагнетательной системы.

Повышение содержания воды в отверждающей композиции более 100 об.ч. вызывает значительное снижение ее вязкости, повышение текучести и времени отверждения, что в конечном итоге приводит к утечке раствора через трещины и нарушению технологического режима.

Предлагаемая композиция быпа испытана в лабораторных условиях при упрочнении образцов трещиноватых горных пород Джезказганского месторождения при 15-20 С. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что при применении предлагаемой композиции в 1,51,9 раза снижается усадочная деформация и в 4-5 раэ повышается прочность на сжатие. Испытания композиции на токсичность показали, что концентрация формальдегида при отвержденни предлагаемой композиции составляет 0,3 мг/м против 170 мг/м при отверждении известной композиции

Формула изобретения

1. Композиция для закрепления крепких трещиноватых .горных пород, включающая полимерную смолу, воду, 1273584

Полиакриламид (57-ный водный раствор)

Мочевина (67-ный водный раствор)

Вода

0,5-1,0

4, 0-5,0

20-100

Прототип, мас.ч.

Предлагаемая композиция, об.ч.

Компоненты

5 6

Карбамидная смола

КФЖ (ГОСТ 14231-78) 100

100*

Фенолформальдегидная смола СФЖ 3016 (ГОСТ 20907-75) 100 98 99

Щавелевая кислота, 5Х-ный раствор 30

3-30

3. .20

20

Раствор сульфитспиртовой барды

10-30

Полиакриламид, 57 раствор.10 05

Мочевина, 6Х раствор

50 40

5 0 4,0 4,5

4,5

Вода

20-100

100 20 80

100 20

Таблица 2

Свойства на 30 сут

Образцы предлагаемой композиции

Прототип

1 2 3 4 5 6 Прочность на сжатие, МПа

6,89 6,85 6,88 9,13 9,13 9,14

1,7

0,4 0,32 0,38 0,35 0,35 0,37

Усацка, Е

0,62

ВНННпН Заказ 6405/30 ТиРаж 470

Подписное

Произв. полигр . пр-тие, г. Ужгород, ул . Проектная, отвердитель-катализатор и водный раст. вор полиакриламида, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения прочности, снижения усадки и уменьшения токсичности композиции, она дополнительно содержит водный раствор мочевины, а в качестве отвердителя-катализатора используют водный раствор щавелевой кислоты при следующем соотношении компонентов, об.ч.:

Полимерная смола 98"100

Щавелевая кислота (5X-ный водный раствор) 3-30

* или фенолформальдегидная смола

2. Композиция по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве полимерной смолы она содержит карбамид10 ную смолу КФЖ.

3. Композиция по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве полимерной смолы она содержит фенолf5 формальдегидную смолу СФЖ-3016.

Та блица 1

08 10 05 08 4070