Полимерный состав для укрепления горных пород

 

ПОЛИМЕРНБ1Й СОСТАВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий быстроотверждающуюся мочевиноформальдегидную смолу и фосфогипс, отличающийся тем, что, с целью предотвращения растрескивания и отслаивания состава от поверхности пород подверженного деформированию горного массива путем снижения модуля упругости при сохранении прочности , в состав дополнительно введена поливинилацетатпая дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола63-69 Фосфогипс20-23 Поливинилацетатная дисперсия10-15

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1168724 (5g g Е 21 D 21 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3669437/22-03 (22) 08. 12.83 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) О. P. Змиевская, В. В. Васильев, Т. С. Носова и Б. Н. Попов-Толмачев (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. A. Скочинского (53) 622.285.9 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 549443, кл. С 04 В 25/12, !975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3663129/22-03, кл. Е 21 D 21/00, 1983. (54) (57) ПОЛИМЕРНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ

УКРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий быстроотверждающуюся мочевиноформальдегиднуlo смолу и фосфогипс, отличаюи ийся тем, что, с целью предотвращения растрескивания и отслаивания состава от поверхности пород подверженного деформированию горного массива путем снижения мо1уля упругости при сохранении прочности, в состав дополнительно введена Iloливинилацетатная дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас.0/в:

Быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола 63 — 69

Фосфогипс 20 — 23

Поливинилацетатная дисперсия 10 — 15

1168724

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к упрочнению горных пород скрепляющими химическими реагентами.

Известна полимерная композиция для получения защитно-декоративных покрытий строительных изделий, включающая мочевино-формальдегидную смолу УКС (новое название КФБ), поливинилацетатную дисперсию, воду и фосфогипс (1).

Однако эта композиция непригодна для укрепления горных пород вследствие ее низких прочностных свойств, а также значительной вязкости, что обусловлено введением в состав большого количества поливинилацетатной дисперсии (около 50 мас. /p), а также применением мочевино-формальдегидной смолы с щелочными свойствами (рН 7,8 — 8,2), требующей для отверждения большого количества фосфогипса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является полимерный состав для укрепления горных пород, включающий быстроотверждающуюся мочевино-формальдегидную смолу и фосфогипс (2).

Однако известный состав, обладая в статических условиях высокими прочностными характеристиками, при деформировании массива укрепленных горных пород под влиянием горного давления растрескивается и отслаивается от поверхности пород, что обусловлено незначительными деформаци- ЗО онными свойствами мочевино-формальдегидной смолы вследствие высокой жесткости ее молекулярных цепей.

Целью изобретения является предотвращение растрескивания и отслаивания состава от поверхности пород подверженного деформированию горного массива путем снижения модуля упругости при сохранении прочности.

Цель достигается тем, что в полимер- 4п ный состав для укрепления горных пород, включающий быстроотверждающуюся мочевино-фо)1мальдегидную смолу и фосфогипс, дополнительно введена поливинилацетатная дисперсия при следующем соотношении компонентов, мас. / .

Быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола 63 — 69

Фосфогипс 20 — 23

Поливинилацетатная дисперсия 10 — 15

В качестве основы состава используется быстроотверждающаяся мочевино-формальдегидная смола марки КФБ (ГОСТ

14231 — 78), имеющая кислотность, близкую к нейтральной (рН 6,5 — 7,5) и представляющая собой однородную суспензию белого цвета плотностью 1,24 г/см, массовыми долями сухого остатка 67 /р, свободного формальдегида 0,9 /р.

В отвержденном состоянии смола водостойка, устойчива по отношению к разбавленным кислотам и щелочам. Ее отверждение происходит в присутствии веществ, обладающих кислотными свойствами.

В качестве отвердителя и наполнителя применяется фосфогипс (ТУ 6 — 08 — 409—

78) — твердое вещество, основу которого составляет гипс СаЯО 2Н О. Фосфогипс является отходом, образующимся при производстве экстракционной фосфорной кислоты, и представляет собой серовато-белый порошок с большой удельной поверхностью.

Кислотные свойства фосфогипса обусловлены наличием в его составе ангидрида фосфорной кислоты P О в количестве 0,8—

1,2 /ц. При введении фосфогипса в раствор мочевино-формалъдегидной смолы ангидрид фосфорной кислоты, содержащийся в нем, катализируют реакцию пол иконденсации смолы, а гипс вступает во взаимодействие с водой, связывая ее избыток.

Применявшаяся поливинилацетатная дисперсия (ГОСТ 18992 — 80) представляет собой однородную водную суспензию белого цвета с массовой долей сухого остатка

52 /р и концентрацией водородных ионов рН 5 — 6. Поливинилацетатная дисперсия обладает способностью пластифицировать мочевино-формальдегидную смолу. Повышенное содержание дисперсии в композиции (более 30 мас. /p) приводит к черезмерной пластичности композиции вследствие ослабления межмолекулярного взаимодействия.

При приготовлении состава вначале мочевино-формальдегидную смолу модифицируют поливинилацетатной дисперсией путем тщательного перемешивания в течение 2 — 3 мин в смесителе с машинным приводом до получения однородной массы, а затем в модифицированную смолу при непрерывном перемешивании вводят фосфогипс.

Результаты испытаний предлагаемого и известного составов приведены в таблице.

1168724

Ад ге з ионная прочность в

Модуль упругости в воз расте 1 сут, МПа

ПоливинилМочевино-формальдегидная смола (КФБ) Фосфовозрасте, 1 сут, МПа ацетатная дисперсия гипс

Предлагаемый

5,2

69

10

5,9

10

75

5,1

15

6,2

63

22

Известный

150

5,2

20

180

6,0

77

220

6,5

26

Составитель Л. березкина

Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Гратилло

Заказ 457б/31

Компоненты состава, мас.Х

Сопоставление полученных данных показывает, что деформационные свойства предлагаемого состава, охарактеризованные модулем упругости, в 1,5 — 3 раза превышают деформационные свойства известного состава. Оптимальное содержание фосфогипса находится в пределах 20—

23 мас.%, при дальнейшем увеличении его количества отверждение слишком ускоряется, что делает составы непригодными для нагнетания, кроме того, возрастает модуль упругости и, следовательно, понижаются деформационные свойства состава. При содержании фосфогипса менее 20% значительно понижаются прочностные характеристики.

Оптимальное содержание поливинилацетатной дисперсии составляет 10—

15 мас.%. При вводе поливинилацетатной дисперсии в количестве, превышающем

15 мас.%, деформационные свойства состава слишком высоки и, как следствие, понижены прочностные характеристики. При вводе поливинилацетатной дисперсии в ко35 личестве менее 10 мас.% деформационные свойства недостаточны.

Предлагаемый состав имеет повышенные прочностные и деформационные свойства, 4р что значительно снижает вероятность разрушения укрепленного массива горных пород под влиянием горного давления.