Состав для упрочнения горных пород

 

Использование: изобретение относится к растворам для укрепления подземных сооружений: шахт, гидроизоляции стенок скважин, оснований плотин. Сущность: состав позволяет повысить эффективность прочности укрепления и адгезии к породам, .а также устранения усадки. Состав, содержащий карбамидную смолу, инициатор, ускоритель, пластификатор, также содержит в качестве пластификатора - латекс, поливиниловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мае. ч: карбамидная смола марки КФ-Ж-58-32; 10%-ный раствор персульфат аммоний 5 - 10%; 9%- ный раствор гидросульфат натрий 2 - 3; латекс СКС-65 гп - 14 - 17: 3%-ный раствор поливинилспирта 14 - 17. 2 табл.

<я)s Е 21 D 11/00, 11/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ ITHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С< О <:AIII TC КИХ

c;ñ I1иАписти гских

Г f-ГПУГ ЛИК к (21) 4890508/03 (22) 13,09.90 (46) 15.01,93. Бюл. N 2 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) Ш. А. Алтаев, Н, Ж. Жалгасов и Н. Кадырсизов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1399315, кл. Е 21 D 11/38, 1988, Парфенов А, П. Новый тампонажный раствор для гидроизоляции подземных сооружений. — Шахтное строительство, N 8, 1987, . (54) СОСТАВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Использование: изобретение относится к растворам для укрепления подземных соИзобретение относится к растворам по укреплению мелкопористых и тонкотрещиноватых горных пород, где величина раскрытия трещин 0,5 — 1,0 мм, может быть применен при упрочнении подземных сооружений: шахт, гидроизоляции стенок— скважин, оснований плотин, Известна композиция для укрепления грунтов, включающая карбамидную смолу, щавелевую кислоту, гексаметилен тетрами на и воду, Недостатком композиции является ма- лая адгезия к породам с повышенной карбонатностью (0,80 — 0,85 МПа), а также низкая деформация при изгибе и при сжатии, большая обьемная усадка (8 — 12%), Известно полимерное связующее для древесно-стружечных плит на основе карбамидной смолы, отвердителя — персульфат

„„. Ы„„1788271 Al оружений: шахт. гидроизоляции стенок скважин, оснований плотин. Сущность: состав позволяет повысить эффективность прочности укрепления и адгезии к породам, .а также устранения усадки, Состав, содержащий карбамидную смолу, инициатор, ускоритель, пластификатор, также содержит в качестве пластификатора — латекс, поливиниловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас, ч: карбамидная смола марки КФ-Ж-58 32; 10% — ный раствор персульфат аммоний 5 — 10%; 9%ный раствор гидросульфат натрий 2 — 3; латекс СКС-65 гп — 14 — 17; 3%-ный раствор поливинилспирта 14 — 17. 2 табл. аммония и добавки: лигносульфоната, едкого натрия и соединения меди. ° ааааЪ

Введение в состав связующего лигносульфоната приводит к улучшению физикомеханических свойств и к снижению усадки О состава.

Недостатками состава является то, что отверждение проводится при высокой тем - 4 пературе (140 — 160 С), а также в отвержденном состоянии составы из карбамидной смолы, лигносулефоната и едкого натрия ог- личаются малой прочностью при склеивании (0,71 — 1,10 МПа). Присутствие едкого натрия в составе при комнатной температуре или более низкой температуре степень отверждения снижается, а также наличие в составе в количестве 0,05 — 5,0 г. едкого натрия отверждения при комнатной температуре не происходит.

1788271

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является состав для упрочнения горных парад, включающий карбамидную смолу, 9%-ный водный раствор акриламида, инициатор — персульфат аммония, восстановитель — гидросульфат натрия, в мас. ч.

Введение в состав 9%-ного раствора акриламида.в количестве 50 мас, ч, устраняет усадку композиции на основе карбамидной смолы.

Однако наличие в составе акриламида в

2 раза больше, чем карбамидной смолы приводит к ослаблению межмолекулярного взаимодействия компонентов, поэтому, IloHvI>K8Hbl прочностные показатели тампонажных растворов (7,0 — 8,0 МПа), а также необходимые условия для отверждения состава созда1атся при дополнительном введении кислоты.

Целью изобретения является повышение прочности и адгезии к породам состава и устранение усадки.

Цель достигается тем, что предлагаемый состав содержит карбамидную смолу

КФ-Ж (ГОСТ 14281 — 78) — сроком хранения 3 месяца, латекс — СКС вЂ” 65 гп (ГОСТ 10564—

75), 3%-ный раствор поливинилспирт (ГОСТ

10779-78), инициатор, ускоритель в следующем соотношении компонентов, мас. ч,;

Карбамидная смола марки КФ-Ж 58 — 62

Латекс СКС-65 гп 14 — 17

3%-ный pGGTBop поливинилспирта 14 — 17

10%-ный раствор персульфата аммония 5-10

9%-ный раствор гидросульфата натрия 2 — 3

Б табл. 1 приведены примеры предлагаемого состава с граничными значениями содер>кания компонентов

Смола КФ-Ж Компонент А

Латекс+ раствор ПВС Компонент В

10%-ный раствор персульфата аммония Компонент С

9%-ный раствор гидросульфата натрия Компонент Д

Пример . К 58 г карбамиднай смолы вводят 14 r латекса и 14 г 3%-ного раствора поливинилспирта, после тщательного перемешивания определяют условную вязкость по вискоэиметру В3-4, после чего в полученный состав последовательно вводят раствор персульфата аммония и гидросульфата натрия и перемешивают.

Аналогично приготавливают остальные составы.

Прочность на сжатие кубиков размером

40 х 40 х 40 мм и прочность на изгиб скле50 ного строения.

Однако наряду с этим возможен и .другой путь образования олигомера через дегидратацию метилольных групп с возникновением ненасыщенных аэотометиновых групп Н2К вЂ” СΠ— N = CH2 и СН2 =

= N — C0 — N = CHz при введении в состав латекса и раствора поливинилового спирта в присутствии персульфат аммония, полимеризация протекает по радикальному механизму с раскрытием азотометиновых

45 енных составами кернов диаметром 31 — 32 мм определяли на прессе ZD/90.

Усадка определяется по известной методике.

Физико-механические показатели образцов с граничными значениями содер>кания компонентов приведены в табл, 2.

Латекс и раствор поливинилового спирта в данной композиции играет роль пластификатора и разбавителя.

Исключение из состава химически несвязанной воды повышает прочность клеевого состава. Это можно осуществить если разбавлять высококонцентрированную смолу не водой, а высокореакционноспособным раствором поливинилспирта, имеющим обильные гидроксильные группы.

Принятое соотношение компонентов позволяет получить состав низкой вязкости по В3-4 условная вязкость 26 — 28 с, однородность и стабильность, благодаря чему составы хорошо проникают в тонкотрещиноватые горные породы размером раскрытия 0,5 — 1,0 мм.

Продукт взаимодействия карбамидной смолы, латекса и раствора паливинилспирта обладает повышенной адгезией к карбонатным породам за счет наличия большого количества реакционно-crioсобных и полярных групп; метиленовых, карбонильных, аминных, иминных, гидроксильных, способных образовывать с поверхностью пород химические и другие связи. Поэтому, прочность образцов на сжатие 31 — 34 MRa, на изгиб 5,5 — 6,3 МПа

При смешивании реакционно-способных компонентов в присутствии 10%-ного раствора персульфата аммония, являющимся отвердителем радикального типа с одной стороны, рН 10%-ного раствора персульфата аммония 1,5, являющимся отвердителем катионного типа, с другой стороны одновременно протекает несколько реакций.

Известно, что образование карбамидных олигомеров проходит через стадию метилольных производных мочевины (моно и диметилол) с образованием продукта линей1788271

14 — 17

2 — 3

Таблица 1

Таблица 2 двойных связей и двойных связей латекса, либо по катионному механизму, выделяя протон, в результате гидролиза кислоты их солей, благодаря чему могут протекать процессы сополиконденсации между метилоль- 5 ными, между метилольными аминными и имидными, между метилольными и гидроксильными группами карбамидных олигомеров и поливинилспирта.

При этом пластификация карбамидных 10 смол с комплексными пластификаторэми сопровождается уменьшением низкомолекулярных фракций, увеличением густот сшивкй. В результате чего образуется пространственная сшитая структура макромо- 15 лекулы.

Для удерживания в составе выделяющейся воды при отверждении карбамидных олигомеров вводят гидрофильные добавки, как поливинилспирт препятствующие усад- 20 ке состава, Формула изобретения

Состав для упрочнения горных пород, включающий карбамидную смолу, инициатор, ускоритель и пластификатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочности и адгезии состава к породам и устранения усэдки, он дополнительно содержит раствор поливинилового спирта, а в качестве пластификатора использован латекс при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Карбамидная смола марки КФ-Ж 58 — 62;

Латекс СКС-65 гп 14 — 17;

3 -ный раствор поливинилового спирта марки 18/11 сорт 1

10 -ный раствор персульфата аммония 5 — 10;

9%,-ный раствор гидросульфата натрия