Тампонажный раствор
Использование: заполнение закрепного пространства горных выработок. Раствор содержит компоненты: декарбонизированная пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита 52-60%, продукт газоочистки производства ферросилиция 5,6-12,0%, хлористый магний 0,3-2,1%, 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. w е
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797970/03 (22) 28.02.90 (46) 30.06.92. Бюл. ЬЬ 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства (72) П.П.Гальченко, А.Л.Бернштейн, Н.И.Переславцев и Н.Н.Пугач (53) 622.245.42(088.8) (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", ВНИИОЭНГ, М.: Недра, 1982, с.28-37.
Изобретение относится к угольной промышленности, а именно к тампонажным материалам, и может быть использовано при заполнении закрепного пространства при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок.
Известны и широко распространены различные составы тампонажных растворов для закрепного пространства на основе цемента — дефицитного и дорогостоящего вяжущего (цементно-песчаные, глино-цементн ые, цементно-суглинистые и др.).
Известны составы тампонажных растворов с заменой значительной части цемента различными активными минеральными добавками из ряда отходов производства — золой-уноса, горелой поро- дой. Однако полной замены цемента авторам достичь не удалось. (si)s Е 21 О 11/10, Е 21 В 33/138 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Использование: заполнение закрепного пространства горных выработок. Раствор содержит компоненты: декарбонизированная пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита
52-60%, продукт газоочистки производства ферросилиция 5,6 — 12,0%, хлористый магний 0,3-2,1%, 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 шлакового сырья. Кроме того, выявлен ряд существенных недостатков, снижающих эффективность применения шлакощелочных вяжущих — повышенная усадка и связанное с ним трещинообразование.
Наиболее близким к изобретению по 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
1744264
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 водостойкости 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.%:
Декарбонизированная пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита 52-60
Продукт газоочистки производства ферросилиция 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 + Mg0, которая в соответствии с ТУ
14-304-4-89 не должна быть менее 50%. Ни5
45 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. Затем в 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 (Kpaau) путем сопоставления прочностных показателей затвердевших образцов, хранившихся в водной и воздушно-сухой средах.
Ra.íàñ.
Kðàçì. сух.
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 (Кр дц < 0,8) 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 — 12,9
0,3-2,1
Остальное
Таблиц а 1
Состав раствора, мас.г
"уедем, Состав R
Кс»1.сВ».
Mila, в 28суточном возрасте "
Осадка конуса, см
Сроки схватывания, ч-мин начало конец
Эола-уноса
3.4/5,2
3,0/4,5
2,8/4,1
2,2/3,2
2,2/3,г
2;1 3 ° 2
l 4/ã,3
4,1/6,8 4 ° 8/7,8
0,65
0,66
0,68
0,68
0,68
0,65
0,61
0,60
0,62
1 74,1
2 53,3.
3 33,3
4 25,8
5 31,6
6 31,4
7 31 ° 1
8 70,4
9 67,1
6,0
6,0
6,0
6,0.
6,0
6,0
6,0
5,5
6,0
1-20
5-30
8-00
11-30
5-50
5-00
4-50
1- 10
9-20
0-50
3-00
5-40
8-00
3 15
2-45
2-55
0-40
0-10
25,9
33,4
33,4
35,5
35,2
33,9
33,4
28,5
30,8
13,3 .
33,3
38,7
31,6
31,4
31,1
1,6
3,3
4,4
1,1
2,1
П ГПФ
7,6
13,5
7,6
5,6
5,6
7,0
8,е
9,0
9,3
12,9
12,9
7,0
5.0
13,5
19,2/20,6 0,93
30,6/32.2 0,95
28 5/36 5 0 78
20 ° 2/20,8 0,80
22,8/27,8 0 ° 82
24 ° 6/29 ° 3 0,84
26,7/30 ° 7 0,87
28,5/31 ° 0 0 ° 92
30,7/32,3 0,95
32,0/32,0 1;00
25,1/28,5 0,88
29,0/37,0 0,78
19,5/23,8 0,82
29,9/34,0 0 ° 88
6-00
3-20
4-00
3-30
2-00
3 50
4-40
5-30
6-10
6-50
4-00
6-30
5-20
3-00
41,2
34, 1.
39,2
42,1
40,4
37, г
34,7
32,1
3l,i
26,8
25,0
30 8
32,6
22.3
8,0
4,5
6,5
7,0
6,0
6,0
6,0
5,5
5,5
5,0
5 0
7,0
7,0
4,0
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22
51,0
51,0
51,0
52,0
52,0
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
5-30
7-00
8-20
9-30
l1-00
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
0,6
0,3
2,1
0,2
0,4
2,2
55
Введение в состав раствора. добавки
ПГПФ в сочетании с хлористым магнием в оптимальных соотношениях обеспечивает повышение водостойкости тампонажного раствора и значительное увеличение проч- 5 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 (КРаэм < 0,8);
Применение предлагаемого тампонаж-. ного раствора позволяет отказаться от применения при тампонаже закрепного 20 пространства растворов на основе цемента — дефицитного и дорогостоящего вяжущего.
Доломитоаая Кремнеземис- Mgelq в пе- Эода пыль тая добавка ресчете на сухое вевество
Формула изобретения
Тампонажный раствор, включающий декарбонизированную пыль осадительных камер и циклонов производства металлургического доломита, кремнеземистую добавку и воду отличающийся тем что 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.%:
Декарбонизированная пыль осадительнь1х камер и циклонов производства металлургического доломита 52 — 60
Продукт газоочистки . производства ферросилиция
Хлористый магний
Вода
1744264
Таблица 2
Таблица 3
Составитель Л. Бестужева
Редактор Т. Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк
Заказ 2176 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
