Состав для укрепления горных пород кровли

 

Изобретение относится к растворам для упрочнения кровли очистных и подготовительных выработок, может быть использовано для гидроизоляционных работах способом смолоинъекции, при сооружении тоннелей. Цель изобретения - увеличение адгезии к породам и прочности состава. Состав содержит следующие компоненты, мас.ч.: карбамидную смолу марки КФ-Ж 39- 41, ненасыщенную полиэфирную смолу марки ПН-609-21М 10-30, отвёрдитель - 10%-ный раствор хлорного железа, инициатор - перекись бензоила (50%-ная паста в дибутилфталате) - 4-8, ускоритель - диметиланилин - 0,5-0,8, эмульгатор - лигносульфонат марки ЛСТ-Ж 3-10 и воду 19-21. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 0 20/00, 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847130/03 (22) 07;05.90 (46) 15.02.93. Бюл, N. 6 (71) Институт горного дела АН КаэССР (72) Н,Кадырсизов и LLI.À.Aëòàåâ (56) Авторское свидетельство СССР

Nã. 559944224444, кл. Е 21 0 20/00, 1978, Авторское свидетельство СССР

М 992200008899, кл. Е 21 О 20/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1010289, кл. Е 21 D 20/00, 1983. (54) СОСТАВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД КРОВЛИ (57) Изобретение относится к растворам для упрочнения кровли очистных и подготовиИзобретение относится к растворам для упрочнения кровли очистных и подготовительных выработок, может быть использовано при гидроизоляционных выработках скважин, при сооружении тоннелей способом смолоинъекции.

Известен состав, включающий карбамидную смолу, омыленную щелочью древесную смолу и отвердитель, при следующем соотношении компонентов, мас,ч,:

Карбамиднэя смола 3,5

Омыленная щелочью древесная смола 4,5

Сульфат железа 1;1

Благодаря введению в.состав 50 мас.ч, древесной смолы образцы имеют высокую вязкость, низкую прочность как при сжатии, так и при изгибе предел прочности на сжатие 2,7 МПа, на изгиб 0,3-0,5 МПа.

Известен состав, включающий карбамидную смолу, таллового пека, эмульгиро. Ж 1795110 А1 тельных выработок, может быть использовано для гидроизоляционных рабатах способом смолоиньекции, при сооружении тоннелей. Цель изобретения — увеличение адгезии к породам и прочности состава. Состав содержит следующие компоненты, мас.ч.: карбамидную смолу марки КФ вЂ” Ж 3941, ненасыщенную полиэфирную смолу марки ПН вЂ” 609 — 21M 10 — 30, отвердитель—

10%-ный раствор хлорного железа, инициатор — перекись бензоила (50%-ная паста в дибутилфталэте) — 4-8, ускоритель — диметиланилин — 0,5 — 0.8, эмульгатор — лигносульфонат марки ЛСТ вЂ” Ж 3 — 10 и воду 19 — 21.

2 табл. ванный жидким стеклом и отвердитель, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидная смола 34-44

Талловый пек, эмульгированный жидким стеклом 50-60

Сульфат железа 6-12

Недостатком состава является то, что благодаря введению в состав выше 55 мас.ч. таллового пека образцы имеют низкую прочность как при сжатии, так и при изгибе, предел прочности на сжатие 3,2—

3,7 МПа, на растяжение при изгибе 0,60—

0,82 МПа. Состав также характеризуется низкой проникающей способностью в тонкотрещиноватые породы, благодаря большой вязкости, Наиболее близким к предлагаемому является состав для укрепления пород, содер1795110

Цель изобретения — увеличение адгезии к породам, повышение прочности состава.

Поставленная цель достигается тем, что в составе в качестве водорастворимой полиэфирной смолы использована ненасыщенная полиэфирная смола, в качестве отвердителя — 107-ного раствора хлорное железо и дополнительно введены инициатор — перекись бензоила, ускоритель — диметиланилина, эмульгатор лигносульфоната, в следующем соотношении компонентов, мас.ч.;

Карбамидная смола марки КФ вЂ” Ж 39 — 41

Ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН-609, 21-м

Эмульгатарлигносульфонат марки ЛСТ-Ж 3-10

10 Д -ный раствор хлорное железо

Перекись бензоил (507;-ная паста в дибутилфталата) . 4-8

Диметиланилин 0,5-0,8

Вода Остальное

Введение в ненасыщенную полиэфирную смолу раствора лигносульфоната способствует химическому эмульгированию ненасыщенной полиэфирной смолы и превращению в эмульсии хорош совмещающу юся с растворами карбамидной смолы.

10 — 30

1,5 — 2,0 жащий карбамидную смолу. отвердитель и воду в соотношЕнии компонентов, мас,ч.;

Ка рбамидная смола марки КСМ-О,З 88-92

Водорастворимая полиэфирная смола 4-6

Алюмохрамофосфат 4 — 6

В рецептуре скрепляющего состава применяют водорастворимую полиэфирную смолу. Эта смола благодаря повышенному содер>канию реакционно-способных функ,циональных póðï как; карбоксильные, сульфоновые и гидроксильные. способна образовывать водные растворы, При отверждении состава в присутствии раствора алюмохромфосфата образуется пространственный сшитый полимер в результате реакции между метилольными группами карбамидной смолы. Двойные связи ненасыщенной полиэфирной смолы при этом не участвуют в реакции. т.е. являются лишь плзстификаторами. Поэтому прочность и адгезия такого состава к породам относительно низкая. Состав имеет прочность на растяжение через 24 ч 1,92—

3,98 и на сжатие 17,5-19.6 МПа.

В растворе карбамидной смолы, ненасыщенная полиэфирная смола распределена в виде дисперсных частиц и является нереакционноспособной по отношению

5 друг к другу полимерных компонентов.

При отверждении такого состава в присутствии окислительно-восстановительной системы и раствора хлорного железа параллельно протекают процессы полимериза"0 ции с раскрытием двойных связей молекул ненасыщенной полиэфирной смолы и с раскрытием двойных связей в боковых цепочках пропеновых групп лигносульфоната, и

npo,åññû поликонденсации между мети15 лольными группами молекул карбамидной смолы.

Состав при отверждении с помощью раствора хлорного железа и окислительновосстановительной системы образует струк20 туры с высокой плотностью сшивки, благодаря большим содержанием двойных связей ненасыщенных полиэфирных смол, а также с образованием максимального числа межмолекулярных .(ионных, водородных) связей между молекулами смол, т.е. образуется взаимопроникающая сплетенная непрерывная макромолекуля рная сетка.

Пример 1. Смешивают 40 г карбамидной смолы с 10 г ненасыщенной полиэфир30 ной смолой и 3 r лигносул ьфоната, 20 r воды.

Смещение компонентов проводят в течение

3 — 4мин, Кполученному растворудобавляют

2 r 10 -ного раствора хлорного железа и перемешивают, затем добавляют 4 г 50/ного паста перекиси бензоила в дибутилфталате и 0,5 r диметиланилина. При этом образуется однородный устойчивый раствор с вязкостью по В 3 — 4 при 21 С 21 с.

Пример 2, Смешивают 40,0 г карба40 мидной смолы с 20 г ненасыщенной полиэфирной смолой и 7 г лигносульфоната, 20,0

r воды. Компоненты смешивают в течение

5-4 мин. К полученному растворудобавляют

2 г 10ь-ного раствора хлорного железа и

45 перемешивают, затем добавляют 6 г 507;ного паста перекиси бензоила в дибутилфталате и 0,6 r диметиланилина и тщательно перемешивают. При этом образуется однородный устойчивый раствор с вязкостью по

В 3 — 4 при 21 С36с.

Пример 3. Смешивают 40 0 r карбамидной смолы с 30 r ненасыщенной полиэфирной смолы и 10 r лигносульфоната, 20,0

r воды компоненты смешивают в течение

55 5-7 мин. I" полученному раствору добавляют

2 г 10;ь-ного раствора хлорного железа и перемешивают, затем добавляют 3 г 50 ного паста перекиси бензоила в дибутилфталате, 0,8 г диметиланилин, тщательно перемешивают. При этом образуется одно1795110

10-30

3-10

19 — 21

Таблица 1 родный устойчивый раствор с вязкостью

43 с.

В качестве ненасыщенной полиэфирной смолы используют безстирольные GMoлы марки ПН вЂ” 609, 21 м ОСТ 605-431 — 79. 5

В качестве змульгатора использовали лигносульфонат марки ЛСТ-Ж, OCT 13183-63, Адгезию упрочняющих составов при изгибе склеенных кернов с гладкими поверх- 10 ностями, диаметром 32 — 33 мм, и прочность на.сжатие образцов размером 40х40х40 мм кубиков определяли на прессе Z0/90.

Данные физико-механических свойств образцов приведены в табл.1 и 2.. 15

Как видно из табл,1 и 2, в которых приведены результаты лабораторных исследова !ий с увеличением количества вводимой смолы марки ПН вЂ” 609-21 м в компенсации на основе смол марки КФ вЂ” Ж и при отверж- 20

Формула изобретения

Состав для укрепления горных пород кровли, содержащий карбамидную смолу, водорастворимую полиэфирную смолу, отвврдитель, о т личающий с я тем, что, с цвлью увеличения адгезии к горным породам и прочности, состав содержит карбамИдную смолу марки КФ-Ж, в качестве вОдорастворимой полиэфирной смолы — ненасыщенную полйэфирную смолу марки

ПН-609-21 М, отвердителя — 10 -ный раствор хлорного железа, а также дополнитель но инициатор — перекись бензоила (50;ь-ная паста в дибутилфталате), ускоритель — диметиланилин, эмульгатор — лигносульфонат дении в присутствии раствора хлорного железа и окислительно-восстановительной системы, величины адгезии к при изгибе (прочность по контакту композиции — порода), увеличивается от 4,3 до 8,0 МПа, прочность образцов на сжатие от 28,2 до 40,4

МПа, т.е. по сравнению с известным в 2,02,2 раза при изгибе, в 1,6-2,0 раза при сжатии.

Из таблиц видно, что с увеличением ко-. личества.вводимой смолы марки ПН-609-21 м в композиции вязкость оаствора тоже увеличивается от 21 с до 43 по В 3-4 пои 21 С.

Поэтому оптимальные количества вводимой смолы в композиции являются 10-30 мас,ч.

Раствор с вязкостью более чем 43 с по В 3-4 при 21 С не удовлетворяет требованию для нагнетания в тонкотрещиноватые горные породы. Растворы не поддаются перекачке насосом. марки JlCT-Ж и воду при следующем соот-. ношении компонентов, мас.ч,:

Карбамидная смола марки КФ вЂ” Ж 39 — 41

Ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН вЂ” 609-21 M

107;-ный раствор хлорного железа 1,5-2,0

Перекись бензоила (50 -ная паста в дибутилфталате) 4 — 8

Диметиланилин 0,5 — 0,8

Лигносульфонат марки ЛСТ-Ж

Вода

1795110

Таблица 2

Составитель Н; Кадырсизов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 414 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5