Тампонажный раствор

(51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРС(57) Использование: заполнение закрепного пространства горных выработок. Раствор содержит компоненты: декарбонизированная пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита 52-600/ продукт газоочистки производства ферросилиция 5,6 - 12,0, хлористый магний 0,3-2,10/., вода - остальное до 100%. Растворяют в воде хлористый магний. На растворе затворяют продукт газоочистки, затем в смесь вводят доломитовую пыль. Водостойкость камня не ниже 0,8, прочность на сжатие - не ниже 20,0 МПа. 3 табл,Известны составы тампонажных растворов на основе шлакощелочных вяжущих, однако до настоящего времени нерешенным остается вопрос измельчения шлаково- Ь го сырья. Кроме того, выявлен ряд 4 существенных недостатков, снижающих эф- с,) фективность применения шлакощелочных с, вяжущих - повышенная усадка и связанное с ним трещинообразование.Наиболее близким к изобретению по с составу и технической сущности является тампонажный раствор, включающий декарбонизированную пыль осадительных камер и циклонов (доломитовую пыль), кремнеземистую добавку (золу-унос, трепел, опоку) и воду. Этот состав характеризуется высокими качественными характеристиками, однако только при высоких температурах(свыше 60 С) и давлениях, характерных для условий глубоких пром мао при а при нных разв для ента щего еы Изве растворти цеме неральн производ дой. Одн рам дост час- миоро- втоОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства(56) Инструкция по приготовлению и применению бетонов и растворов для горных работ угольных шахт, Харьков, 1987, с.104.Балицкая З.А. и др. Современные тампонажные материалы и растворы, применяемые при бурении, глубоких скважин на Украине, "Бурение", В Н И ИОЭ Н Г, М.: Недра, 1982, с.28-37. Изобретение относится к угольной мышленности, а именно к тампонажны териалам, и может быть использован заполнении закрепного пространств проведении горизонтальных и накло горных выработок.Известны и широко распространен личные составы тампонажных растворо закрепного пространства на основе це - дефицитного и дорогостоящего вяжу (цементно-песчаные, глино-цементн ые ментно-суглинистые и др,). стны составы тампонаж ов с заменой значительной та различными активным ыми добавками из ряда от ства - золой-уноса, горелой ако полной замены цемента ичь не удалось. 21 О 11/10, Е 21 В 33/13845 50 55 нефтяных скважин, производства автоклавных материалов. При нормальной же температуре введение в раствор на основе доломитовой пыли перечисленных кремнеземистых добавок не обеспечивает повышение водостойкости и прочности вяжущего.В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что введение в состав раствора кремнеземистой добавки (золы-уноса - составы 2-4) при различных соотношени- ях компонентов не улучшает эксплуатационные характеристики вяжущего при нормальной температуре твердения.Водостойкость всех составов, характеризуемая коэффициентом размягчения, ниже 0,8; прочность при сжатии в 28-суточном возрасте даже несколько снижается в сравнении с бездобавочным раствором.Использование комплексной добавки зола-уноса-хлористый магний также не решает поставленной задачи (составы 5 - 7),Цель изобретения - повышение водо- стойкости и прочности тампонажного камня, Указанная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий декарбонизированную пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита, кремнеземистую добавку и воду, в качестве кремнеземистой добавки содержит продукт газоочистки производства ферросилиция в сочетании с хлористым магнием при следующем соотношении компонентов, мас. фЗ:Декарбонизированнаяпыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита 52-60 Продукт газоочисткипроизводстваферросилиция 5,6 - 12,9 Хлористый магний 0,3 - 2,1 Вода Остальное Основной отличительной особенностью изобретения является то, что в качестве кремнеземистой добавки, обеспечивающей водостойкость вяжущего на основе доломитовой пыли и повышение его прочности при нормальной температуре, используется высокоактивная минеральная добавка - продукт газоочистки производства ферросилиция в сочетании с хлористым магнием.Доломитовая пыль является отходом производства металлургического доломита и представляет собой тонкодисперсный порошок. Определяющим элементом ее химсостава является суммарная массовая доля СаО + М 90, которая в соответствии с ТУ 14-304-4-89 не должна быть менее 50 О. Ни 5 10 15 20 25 30 35 40 же приведен химсостав доломитовой пыли (табл, 2).Продукт газоочистки производства ферросилиция (ПГПФ) также является отходом производства и представляет собой тонкодисперсный порошок, улавливаемый с дымовыми газами и осаждаемый в электрофильтрах при производстве ферросилиция. Его основу составляет высокоактивный кремнезем (ТУ 14-5-157-87), Это материал, который обладает сверхвысокой дисперсностью и пуццоланической активностью, не сопоставимой с традиционными кремнеземистыми добавками (золой-уноса, трепелом, опокой). Это и обусловливает возможность протекания реакции взаимодействия активного кремнезема добавки с оксидами кальция и магния доломитовой пыли с образованием соответствующих гидросиликатов кальция и магния при нормаль- ной температуре твердения и обеспечивает тем самым высокую водостойкость и прочностные показатели вяжущего.Ниже приведен химсостав продукта газоочистки производства ферросилиция (табл. 3),Хлористый магний вводится в состав вяжущего в виде водного раствора плотностью 1,2 г/смз.Для приготовления тампонажного раствора предварительно в воде растворяют хлористый магний. Затемв полученном растворе затворяют ПГПФ с перемешиванием в растворомешалке в течение 4 мин. В полученную смесь добавляют доломитовую пыль Раствор повторно перемешивают в течение 4 мин, после чего он готов к употреблению.Водостойкость растворов определялась в соответствии с существующей методикой по коэффициенту размягчения (Кразм) путемсопоставления прочностных показателейзатвердевших образцов, хранившихся вводной и воздушно-сухой средах. Вв.нас.Кразм.Всух.В соответствии с приведенной в работе классификацией материалы с Кразм 0,8 относятся к водостойким.В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что прототип - составы 2 - 4, не являются водостойкими (КразмО,н) и характеризуются низкими значениями прочности при сжатии ( 20 МПа).Аналогичными свойствами характеризуются составы с комбинированной добавкой - кремнеземистая добавка - хлористый магний (составы 5 - 9),1744264 5,6 - 12,90,3-2,1Остальное 25 Таблио а 1 Состав раствора, мас,г Коем,Состав к ся 1. счт,Па, в 28 суточномвозрасте " Осадкаконуса,см Сроки схватывания, ч-мин начало конец вола"уноса 3,4/5,2 ЗвО/4 э 5 2,8/4,1 2,2/3,2 2,2/3,2 2;1/32 1,4/г,э 4,1/6,8 4,В/7,В 0,65 0,66 о,68 068 0,65 0,61 0,60 0,62 1 74,1 г, 5 ЭЗ.333,3 4 25,8 5 31,6 6 31,4 7 31 8 70,4 9 67,1 6,0 6,0 6,0 6,0.6,0 6,0 6,0 5,5 6,0 1-го 5-ЭО 8-00 11-30 5-50 5-00 4-50 1-10 9-20 0-50 3-00 5-40 8"00 Э2"45 2-55 0-40 0-10 25,9 ЭЭ,4 33,4 35,5 35,2ЗЭ,9 ЗЗ,4 28,5 308 з,з . зз,з 38,7 31,6 31,4 31,1 1,6 з,з 4,4 1, 2,1 ПГПФ7,613,57,65,65,67,08,09,09,312,912,97,05.О1 З 5 19,2/20,6 0,9330,6/322 Оэ 95 28,5/36,5 0,78 20 2/20,8 0,80 22,8/27,8 0,82 24,6/29 ез 0,84 26,7/30,7 0,87 28,5/31,0 0,92 30,7/323 0,9532,0/32,0 1;00 25,/г 8,5 о,вв 29,0/Э 7,0 0,78 19,5/23,8 0,82 29,9/34,О О,ВВ 6"00 3-20 4-00 3-30 2"ОО 3-50 4-40 5-30 6-10 6-50 4-00 6-30 5"20 3-00 41,2 34, 1. Э 9,2 42,1 40,4 37,2 34,7 32,1 Э 1, 268 250 308 32,6 22,3 8,0 4,5 6,5 7,0 6,0 6,0 6,О 5,5 5,5 5,О 5,0 7,0 7,0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 гз 51,0 51,0 51,0 52,0 52,о 54,0 56,0 58,0 59,0 60,0 60,0 62,0 62,0 62,0 10-00 7-00 7-30 6-30 5-ЭО У-ОО 8"20 9-30 11-00 12-20 7-30 10-30 8-40 5-30 0,2 1,4 2,2 0,3 2,0 1,8 1,3 0,9 06 0,3 2,1 0,2 0,4 2,2 50 55 Введение в состав раствора. добавки ПГПФ в сочетании с хлористым магнием в оптимальных соотношениях обеспечивает повышение водостойкости тампонажного раствора и значительное увеличение проч ности при сжатии.Очевидно, что составы 10 и 22 не могут считаться оптимальными, так как их прочность при сжатии меньше заданного нижнего предельного значения (20,0 МПа). Составы 10 11 и 23 не удовлетворяют требованиям к тампонажным растворам по подвижности (осадка конуса 5 - 7 см). Составы 12 и 21 не соответствуют требованиям к водостойким растворам по коэффициенту размягчения 15 (Кразм0,8); Применение предлагаемого тампонаж-. ного раствора позволяет отказаться от применения при тампонаже закрепного 20 пространства растворов на основе цемента - дефицитного и дорогостоящего вяжущего,Доломитоаая Кремнеземис- ИОС 1 в в пе- водапыль тая добавка ресчете насухое ве"вество Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий декарбонизированную пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита, кремнеземистую добавку и воду о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтс 4 с целью повышения водостойкости и прочности тампонажного камня, он содержит дополнительнохлористыймагний, а в качестве кремнеземистой добавки содержит продукт газоочистки производства ферросилиция при следующем соотношении компонентов, мас.%:Декарбонизированнаяпыль осадительнь 1 хкамер и циклонов производства металлургического доломита 52 - 60 Продукт газоочисткипроизводстваферросилицияХлористый магнийВода1744264Таблица 2Таблица 33035Составитель Л. БестужеваРедактор Т. Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор В. ГирнякЗаказ 2176 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101