Состав для упрочнения трещиноватых горных пород

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 011 А 1 9) ( ц 5 Е 21 О 21/00 Е ИЗОБР Н Карбамидная смомарки КФ-ЖПлэстификаторОтвердительВода 58-6215 - 305 - 815 - 30 ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт горного дела АН КаэССР (72) Ш.А, Алтаев, Н. Кадырсиэов, Б.К, Кошумов, Э.А. Аманжолов и В.Н. Тарарушкин (53) 622.284,9 (088.8)(56) Рябченко Е,П., Хрусталев Н,И. и др. Управление технологическими процессами добычи на больших глубинах. Новосибирск: 1983, с. 103 - 109.Авторское свидетельство СССР М 1273584, кл, Е 21 О 2106, 1986.(54) СОСТАВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для крепления горных выработок посредством быстротвердеющих составов на основе карбамидных смол, Цель изобретения - повышение адгеэионной прочности и снижение токсичности, Состав содержит следующий компоненты при соотношении, мас. ч.: карбамидная смола марки КФ-Ж 58 - 62, плэстификатор (латекс-лигносульфонат 1:1) 15 - 30, отвердитель - 10-",ьИзобретение относится к горному делу и может быть использовано при креплении подземных выработок посредством быстро- твердеющих составов на основе карбамидных смол.Целью изобретения является повышение адгезионной прочности состава к горным породам и снижение токсичности,Состав включает карбамидную смолу КФ-Ж, пластификатор - комплексное веще; ство латекс-лигносул ьфонат. в соотношении ный раствор соли поливалентного металла (сульфат алюминия, сульфат железа, четыреххлористый титан, нитрат хрома) 4-8, вода 15-30. Пластификация (модификация) карбамидных олигомеров с латексно-лигносульфонатными комплексными добавками сопровождается уменьшением количества низких фракций, сокращением количества метилольных групп и увеличением частоты сшивки макромолекул в процессе отверждения. Уменьшение количества относительно ниэкомолекулярных фракций приводит к улучшению степени структурования смол и повышению адгеэионной прочности к горным породам и к меньшему выделению формальдегида при отверждении состава. При введении в состав соли поливалентного металла повышается скорость реакции в период смешивания смолы с отвердителем, При этом повышается скорость расходования метилольных групп, что приводит к быстрому уменьшению выделяющего формальдегида в связующем. Общий комплекс силвзаимодействия систем приводит к усилению адгеэионной способности состава с поверхностью горных пород. 2 табл,1;1, отвердитель - 10,-ный раствор соли поливалентного металла (сульфата алюминия, сульфата железа, четыреххлористого титана, нитрата хрома), воду при следующем соотношении компонентов, мас, ч.:СОСтав дЛЯ уГ(рОЧНВНИГ Г;рнЬ 12( "ОродПрИГОТВВЛИВВЮТ С 326 ду Гещ)1 ааОраа) М,Вначале карбамидную (; молу раст. оряют В ВОД 8 В соотно(иенЯИ с 140 лэ - вода 2,;,3,1, 4;1, Г 1 ОТОМ ВВОДЯТ ЮМПЛЗКСНЫЙ ПЛастификатор латекс "лигносульфонат2:1) В КОЛИЧЕСТВ 6 )5 - ,30 Ма., Ч. И Т(ЦЕатЕЛЬНОПереме(ИВВЮТ Я - аа ВИН С у 20)22 Г 18;22 щ С ВНПРОДНОЙ СИСТВМЫ, ПО(:Л( ЧВГП В 2)аоТВОР ПРИНвпрерЫВНОМ Перй)28121 ИвааНИИ добаВ.)ЯЮТ 2 П3 Оа-НЫЙ растВОр СО)1)1 ПОЛ)2 ЗЕЛЕ 1,Т 1 аа 010 28 талла В кОличеСтве 5-3;аеас, ч,КарбамиДный Олигоалемарк.,: К-",ф; аПОЛИМЕРЫ На ЕГО ОС)1 а 28 ПредСтаВЛЯЮГ СОбой не однородные и(.1 олвку 21 я)Ой:ассевещества.ПОСЛВ ОТВЕРЖД(НИ 2;:;22 б)1 МИЗааНЬХ ОЛИ.ГОМВРОВ ЧВСТЬ МВТИЛОЛЬНЬХ1 УГ; СО)(2 анв"ется В полимере ьВободнОМ 1 состояниЯПОЭТОМУ ОН ОстаеСЯ 1(0 ПР 1 1(НЕа 2 аа ф 22(И,ональным соединением,С 1"епе;1 ь структа 2 рсзбу и зова 1 а учивается при добавке х Готзвым олигсмерным продуктам еакиса.1 нО-спосйб)ьыхвеществ, вступающи)( в хим лчес 2(08 взаимод 8 йстВие с функ(ис 2.аль)2 ьзми Гоугпамиполимера.ДЛЯ Г(ЛВСТИфиКВ.ИИ ( 1 а(;1 ИС 122 ЬЗаЮ";С."латекс марки СКСГц и ли Носульфснамарки ЛСТ, содержа,;.,е фа 1.2 кци 02 альные .2 Г1 РУППЫ, СПОСобНЩ 1 а(;.заа М(ДЕЙСТВИЮ Соасмолой.2(РИ СОВМВЩВНИА 1,:ЕР 0122 ИДНЫХ СКОЛЛВТЕКСОМ ДЛСПВРСНЬ 18 1.1 СТЬЦ 1:, 20 ВВНОМЕР Сраспределя(отся в 28 ство)2) смолы, 1 Всушают непрерывность 88 ггрук Гурь., -2 алич 2 е вЦЕПЯХ ДВОЙНЫХ СВЯЗЕЙ ПРИ ")аза 11 МОДавйСВИР.аЛЬдЕГИдОВ С ЛВТЕа:(;,;-2 МИ СВО)0,2,-22,28 ЗЛЬ(18 Г,ды им альдеГиды, вьда 1 ляк)О(ивс";", 21 ри )тве(2"ЖДЕНИИ ПРИСОВДРн 2 К"."Я К 28221 ЕСЬ. ЕННЬКЗВЕНЬЯМ, В МОЛЕКУЛЕ 11.:Г 1(,КС(2 ПОЯВЛЯЮ 20 Я Р "акциОННО-спОСОбные г 1 с(кси 21 ьныеи ь 1, Пр(л Отв 8 ржд: н ии та к О ГО с 2 сте 1(происходит реакция поликрнде Гсации оллГОМерОВ И )еаКЦИ 1 МЗфд)2 П ЗОДу;ЕМИ)эВ 2. ,"амОд 8 йстВия латекса и фс 1) 2 ал ьдвги дспроизводными мочевиньСб)азование 1длинных гибких молекул,Лигносульфоеты 11 редстВаляют собОиароматическое яд(10 ,едФ 28 н нов и )ОП ано"ГВЫМИ ОСТВТКВМИ В 1-28 ГЛЯ 1)НЫЕ ЦЕПОа КИ СВКЛЮЧВННЫМИ В НИах 1)1212 рН 1 МИ Су Ьа 12 Гоа,":,пами, карбонильныил, ксОбоксил злыми,ГидрокСильными 1 С 2 ппмм,Такое строениепре 1 е)1 18-, 0(1;коона,способность при совмещении лигносул,О ната со с(уолОЙ и д ГСльньа" Хар(те(:;(0,.лоиДных частиц и об;ы:.)Ли 18 л з:. ." ИМИ ПОВЕаах 11 ОСТ а-аа . а - ".("-)-1 аибзль 1 ую реакционную способность 21 и Носул ьфоната проявляют сульфогруппы, котооые Гои Введ 8 нии В состав способству)от снижению ОН и могут Вступать в реакции с амино- и метилольными группами карбамидных смол и активными компонентами сополиконденсации Всего состава.2 р 21 этом гак)ке увеличивается молекулярная масса карбамидных ОлигомерОВ, снижается кОличествО низкомОл 8 кулярных фракций, Густоты с 1 ивки макромолекулы.Ана 1 из та:(ОЙ компОзиЦии показал, что прим 8 Н:зние лиГнОсульфоната приводит к более Г 2 убокому отверждению состава, что ХВРВКТ 80 ИЗУЕТСЯ аУМЕНЬ 1 ЕНИЕи КОЛИЧЕСТВа МЕГЛЛСЛЬНЫХ аОТП И ВЕ 2(ЕСТВ ЭКС рагИруеВо аа г)йКра ив того, 1-аличие комплексных ионова 1 Но УЛ Ьф.":аЕ Ч а ГОВЕРХНОС ГЛ ПОРОД И руд лов ьшае. ззаимодействие минераль: ых час .Иц с ха рбамлдными:оста вами за :.Чет смачиванля и обменных катионов пораоа) И СССТВВВ,Так.:.м образом, пластификация карбамидных оллгомеров с комплексными пласт:фи:(атОрами Со П ро ВОЖДааТСЯВНЬВЭНИ 8 М КсЛИаЕСТЗа НИЗКОМОЛЕКУЛЯР:.Ьак фЗа Ка 4 И, С(аКРВЦЕ ИЕМ (ОЛИЧЕСТВа МЕаГИЛОГЬ: - ,Х ГруПП И УВЕЛИЧЕНИЕМ ГуСтОтцсо 112 В(и макромолекулы в процессе отверж 2 ЕНИЙ,ЬЕ.ааИГГЕННЫЕ д)аКТОРЫ ВЛИЯЮТ НЕтоькстоксичность, но и на Гидролитичеокуа устойчивость гаол(меров и их физикоХИь:.ИЧЕСЛ(ИЕ СВойСтва,А 1-, 3 24)з, 2=8 С 1 з, Т 1 С й 4, 1-: 82(50,")з,а.;а(,2 аа 2 З)Заг;ОТОННЫ 8 2(ИСЛОТЫ ОТНОСЯТСЯ КТИаУ КВГВЛИЗатоРа Хат:, ОННОй ПОЛЛМЕРИЗВции, требуют присутствия сскатализатора -донора протона ко-ор. л является вода.Гр, Введении в реакционную системуко)ы псллвалентных мг.аллов создают благопоалятнь 8 условия Для ориентации глобул( Смслы, гатексз, лигносульфоната иуаа)ЛИ%:ВВЕТС ЖИЗНЕСПОСООНОСТЬ С ОТВерР 2 аТЕ 21 8а П ОТВЕРЖВЕНИИ ИОНЫ ПОЛИВВЛ 8 НТНЫХмеаллов А, )26 Сг ", Й образуют координационную связь с метилольнымигруппам: карбамидной смолы, ускоряют иа,"Г(2 а 2 бляаот процессы поликонденсации б 8 за 218 НЬ: -;НИ; а:;ИСЛа 2(2 аМИЧЕСКИХ МЕЖМОЛЕКулярных связей, сокращаот рас(од ОтВ 8 рди"твлей ь приводят к некоторому:нижениюВЫДЕЛЕНИЯ фоРа,аЛЬДЕГИДВ." ВЗУЛЬТ(1 аЫ ИССЛЕДОВВНИЙ СОСТааа С Оазличным содержанием компонентов пред авЛС( В фГ 2 1 а)Из сопааставле 2-ия результатов, приве,2 Снн: 2 х , табл, 1 и 2 в .адно,:-Тс с увелиаени1681011 15-30 Таблица5 8 иас ч 102-ный раствор сульфата алюминия 20 25 30 50 0 5 1015 Количество плзстнфинаторв Э,40 4,27 5,20 5,63 6,11 5,0 Э 4,52 1,13 Адгезия при изгибе, ИПа Количество выделившегосяформальдегида прк отверядении,261 219 198 173 160 098 0 75 О,Э 5 8 иас.ч. 102-ный раствор хлорного железа 3,34 4,О 4,8 5,48 5,94 4,70 2,85 1 11 Адгезия при изгибе, ИПа Количество выделившегося фориальдегида при отверндении, 2 2,40 2,24 1,8 1,61 - 0,95 0,56 0,43 5-8 мас.ч. 102-ный раствор четырехлорнстого титана 3, 1 1 3,69 4,01 4, 52 5, ЬЗ 4 82 34 1 1, 58 Адгезия при изгибе, ИПа Количество выделившегося фориальдегида при отверяденнн, 2 2,54 2,13 1,97 1,84 1,75 1,36 0,96 О,Э 8 702-ный раствор сульфата налезл 5 8 иас,ч. 2,90 3,41 4,05 4,44 4, 9 Э 4,11 3,17 1,13 Адгезкя лри изгибе, ИПа Количество выделившегося формальдегидг при отверндении, 2 2,35 2 09 189 1,75 1,68 1,41 0,88 0,47 5-8 иас.ч. 102-ный раствор нитрата хрома.Адгезня при изгибе, ИПа 216 315 392 4 Э 2 490 Э 12 201 143 Количество выделившегося фориальдегида прн отвервдеикн, 7 2,28 2,1 1,95 1,74 1,35 1,07 0,89 0,42 ем количества вводимого пластификатора в состав увеличивается адгеэия составов к породам при изгибе до определенного предела, причем количество введенного пластификатора 15 - 20 мас, ч. наибольшее (табл. 1).Такое же повышении адгеэии наблюдается и в соотношениях смола - вода 3:1, 4;1 при введении пластификатора от 20 до 25 и от 25 до 30 мас. ч., адгезия состава к породам при изгибе составляет 5,9 - 6,4 и 6,5-6,9 МПа соответственно.Кроме того, количество выделившегося формальдегида снижается до 0,31-0,42 в зависимости от количества введенного пластификатора.Такое же снижение количества выделившегося формальдегида при отверждении состава сохраняется и в соотношениях смола - вода 3;1, 4:1 в зависимости от количества введенного пластификатора, т. е.0,57, 0,72 ь соответственно,Как видно иэ табл. 1 и 2, каталитическая актуальность поливалентных отвердителей снижается по ряду А 12(ЯОа)з, РеСз, Т 1 С 14, Ре 2(304)з, СВОЗ)э,При отверждении состава сульфатом алюминия достигнута наиболее высокая адгезия к породам при изгибе.На основе результатов исследований можно заключить, что составы имеют повышенную адгеэию к породам в соотношениикомпонентов, мас. ч,;смола вода пластификатор2:1 15:20 5 3:1 20:254:1 25:30и могут быть использованы для упрочнениятрещиноватых горных пород кровли и междукамерных целиков.10Формула изобретения Состав для упрочнения трещиноватыхгорных пород, включающий карбамидную 15 смолу, отвердитель, пластификатор и воду,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения адгеэионных свойств к горным породам и снижения токсичности, он в качестве пластификатора содержит комплекс ное вещество латекс - лигносульфонат всоотношении 1:1, а в качестве отвердителя - 10-ный раствор соли поливалентного металла при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:25 Карбамидная смоламарки Кф-Ж 58-62Латекс лигносульфонат всоотношении 1;11007 Ь-КЫй раСтВОр СОЛИ30 поливалентного металла 5 - 8Вода 15 - 301681011 Количеств пластифи Кол 107 комлоатор от лйга ат "Пат т",го твенно-изд роизво Соотношение нтов смола 62.30 58:15 58:20 62:20 58=30,Березкинаентал Ко Подписн по изобретениям и отк 35. Раушская наб., 4 ЮО,3,О,2,ям при ГКНТ ССС ул. Гагарина, 101