Композиция для закрепления крепких трещиноватых горных пород

(504 Е 21 В 21/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт гоРного дела АН КазССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 534547, кл. Е 02 Р 3/14 1916.Авторское свидетельство СССРУ 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 позволяет повысить прочность, снизитьусадки и уменьшить токсичность К.Дляэтого К дополнительно содержит водный раствор (ВР) мочевины. В качестве отвердителя-катализатора используют ВР щавелевой кислоты. Соотноше.80127358 ние компонентов К следующее,об.ч.: полимерная смола (ПС) 98- 100; щавелевая кислота (57 ВР) 3-30; полиакриламид (57 ВР) 0,5"1,0; мочевина (6 Ж ВР) 4,0-5,0; вода 20-100. В качестве ПС используется либо карбамид" , ная смола КФЖ, либо фенолформальдегидная смола СФЖ - 3016. Мочевина при взаимодействии с водой по реакции КНН 2 + Н 20 ВИОзОН ВИН + ОН образует катион ИЧН, обладающий ис", ключительными адсорбционными свойст,вами. Это способствует эффективной адгезии гелей с горными породами и улучшает эластичность и структурную прочность К. При взаимодействии амид" Е ных 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.40 45 Изобретение относится к применяемым в горной промьппленности химическим композициям для упрочнениятрещиноватых горных пород,Цель изобретения - повышение прочности, снижение усадки и уменьшениетоксичности композиции..В табл, приведено несколько составов предлагаемой композиции в сравнении с прототипом.Компоненты предлагаемой композиции в исходном виде имеют следующеефизическое состояние.Щавелевая кислота - кристаллическое вещество белого цвета. Тщ 189,растворимость в воде 9,5.Мочевина - кристаллическое вещество 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+27.Вязкость поВЗ40-90 срН 7,0-8,5,Содержаниесвободногоформальдегида й 1,03.Амины, к которым относится и мочевина, при взаимодействии с водой по реакции КИН + НО КМОзОН -ВЛНз + ОН образуют катион КМН, обладающий исключительными адсорбционными свойствами.Высокая адсорбционная способность этого катиона способствует высокоэффективной адгезии гелей с горными породами, поскольку молекулы адсорбата под влиянием двумерного давления 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 взаимодейст 5 10 15 20 25 ЭО 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 ито. ге 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 покаэйли, что концентрация формальдегида при отвержденни предлагаемой композиции составляет 0,3 мг/м против 170 мг/мпри отверждении известной композиции Формула изобретения 1. Композиция для закрепления крепких трещиноватых,горных пород, включающая полимерную смолу, воду,1273584 4 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 2 5 6 Карбамидная смолаКФЖ (ГОСТ 14231-78) 100 100 99 Фенолформальдегидная смола СФЖ 3016(ГОСТ 20907-75) 100 98 99 Щавелевая кислота,5 Х-ный раствор 30 3-30 Э 20 30 20 Раствор сульфитспиртовой барды 10-30 Полиакриламид,57 раствор.1;0 0,5 Мочевина, 6 Ж раствор 5,04,0 5,0 4,0 4,5 4,5 Вода 20-100 100 20 80 100 20 80 Таблица 2 Свойства на ЭО сут Образцы предлагаемой композиции Прототип 1 2 3 4 5 6 Прочность на сжатие, МПа бю 89 бю 85 688 9 ь 13 9 ю 13 9 ю 14 1,7 0,4 0,32 0,38 0,35 0,35 0,37 Усацка, Е 0,62 ВНИИПИ Заказ 6405/30Тираж 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 повыше ния 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(5 Х-ный водный раствор) 3-30или 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 карбамид ную смолу КФЖ. Э. Композиция по п, 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве полимерной смолы она содержит фенол формальдегидную смолу СФЖ.Та блица 1 0,8 1 эО Оэ 5 Ов 8 40 70