Композиция для тампонажа и глубинного упрочнения углепородных массивов

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4939985/03 (22) 26.03.91 (46) 15.1293 Бюл Na 45-46 (71) Институт горного дела имААСкочинского (72) Змиевская О.Р„Носова Т.С„Томашев Н.Н„Шакин И.С„Кириченко В.Я. (73) Институт горного дела имААСкочинского (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТАМПОНАЖА И ГЛУБИННОГО УПРОЧНЕНИЯ УГЛЕПОРОДНЫХ

МАССИВОВ (57) Использование: состав предназначается для упрочнения горных пород в угольной промышлен(e) КЦ (и) 200481 81 (51) 1 ности Сущность: для повышения эффективности упрочнения за счет улучшения прочности отвержденного материала при сохранении адгезионных свойств, снижения стоимости вяжущего и утилизации отходов производства, состав, включающий фосфогипсовое вяжущее, пластификатор и воду, в качестве пластификатора содержит лигносульфонат и триполафосфат натрия, причем соотношение компонентов следующее, мас%: фосфогипсовое вяжущее 62 — 78, лигносульфонат 2 — 28, вода 8—

30, триполифосфат натрия 0 — 0,1.

2004818

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

Применяется состав на основе фосфогипсового вяжущего, отверждаемый водой и включающий s случае необходимости три. полифосфат натрия (1).

Состав характеризуется высокой .прочностью, нетоксичен, однако имеет невысокое сцепление с породами, хрупок, что во многих случаях приводит к обрушениям породных блоков. Кроме того, состав характеризуется невысокой седиментационной устойчивостью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав для упрочнения горных пород, включающий фосфогипсовое вяжущее, поливинилацетатную дисперсию и воду (2).

Композиция имеет хорошие адгезионные свойства, однако содержит в своем составе довольно дорогой и дефицитный компонент — поливинилацетатную дисперсию. Кроме того, прочность отвержденного материала недостаточно высока.

Целью изобретения является повышение эффективности упрочнения за счет улучшения прочности отвержденного материала при сохранении адгезионных свойств. снижение стоимости вяжущего и утилизация отходов производства.

Поставленная цель достигается тем; что состав, включающий фосфогипсовое вяжущее, пластификатор и воду, дополнительно включает триполифосфат натрия, а в качестве пластифйкатора использован лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас. ф:

Фосфо гипсовое вяжущее 62-78

Лигносульфонат 2-28

Вода 8-30

Триполифосфат натрия 0-0,1

В табл.1 приведен предлагаемый состав.

Лигносульфонат — дешевый отход.деревообрабатывающей промышленности — в настоящее время преимущественно посту-. пающий в отвалы, нетоксичен, не оказывает местного раздражающего и аллергического действия. Представляет собой маслянистую бесцветную жидкость темно-коричневого цвета с содержанием сухого остатка 48,1ф и плотностью 1,23 г!см .

В работе использовались лигносульфонаты Архангельского и Туринского целлюлозно-бумажного комбинатов. Кроме того, испытывались порошкообразные и гранулированные лигносульфонаты, предварительно растворенные в воде (50 -ной концентрации). Лабораторные исследования показали, что составы, приготовленные с использованием как жидких, так и сухих лигносульфонатов, имеют аналогичные физико-механические характеристики. Поэ.0,1 не влияет на физико-механические ха35

45 рактеристики композиции. Поэтому ниже приводятся свойства составов, не содержащих три полифосфат натрия.

Состав для упрочнения пород приготавливают следующим образом.

В емкость для перемешивания помещают рассчитанные в соответствии с рецептурой количества воды, лигносульфоната, перемешивают 2-3 мин, добавляют в случае необходимости триполифосфат натрия, затем насыпают фосфогипсовое вяжущее и перемешивают 5-10 мин;

Прочность сцепления с породами определялась путем разрушения в испытательной машине скрепленных составами

50 образцов, изготовленных из горных пород двумя способами: путем измерения разрушающего напряжения при отрыве породных образцов с прямоугольным сечением и при изгибе кернов с круглым сечением. Ко55 геэионная прочность определялась путем измерения разрушающего напряжения при сжатии образцов в виде кубиков с размером ребра 30 мм. Вязкость определяли с использованием вискозиметра В3-1. тому был сделан вывод о возможности использования в данном случае любой марки

10 лигносульфоната.

Фосфогипсовое вяжущее, основу которого составляет гипс CaS04 2HzO, представляет собой белый порошок с большой удельной поверхностью со средней плотно15 стью в насыпном состоянии 1,18-1,2 г/см, получающийся в результате сушки фосфогипса. Последний является отходом, образующимся при производстве экстракционной фосфорной кислоты.

20 Составы на основе фосфогипса отверждаются довольно быстро (10-30 мин). В ряде случаев требуется большее время жизнеспособности жидкой композиции (время требуется для перемешивания компонен25. тов, прохождения состава по шлангам при нагнетании его в массив, нужен резерв времени на случай непредвиденного отключения электроэнергии и т.д.). Для замедления схватывания в композицию вводится трипо30 лифосфат натрия йавРзОю — белый порошок, хорошо растворимый в Воде.

Исследования показали, что добавление триполифосфата натрия в количестве до

LGOoo < c.

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Результаты испытаний предлагаемого и известного составов приведены в табл.2

Из данных таблицы следует, что когеэионная прочность предлагаемых составов превышает прочность известного, высокие адгезионные свойства сохранены.

Оптимальное содержание лигносульфоната нахоДится в пределах 2-28 мас. $, при дальнейшем увеличении его количества физико-механические характеристики снижаются (состав 14), при более низком содержании дисперсии адгезия состава к породам недостаточна (состав 11).

Оптимальное содержание фосфогипса и воды во многом определяется соотношением в композиции твердой и жидкой фаз, а также физико-механическими свойствами.

Так, при содержании фосфогипсового вяжущего более 78ф, значительно возрастает вязкость (состав 10); при содержании менее

62 физико-механические свойства неудовлетворительны (состав 12), Оптимальное содержание воды находится в пределах 8-30 мас.$. При меньшем ее содержании (состав

5 13) отверждение неполно, при большем (состав 14) когезионные и адгеэионные характеристики также невысоки, 3а базовый объект йринимаем состав для упрочнения горных пород, содержащий

10 фосфогипсовое вяжущее, поливинилацетатную дисперсию и воду, применяемый в ПО

"Павлоградуголь"- (Авторское свидетельство

СССР, ЬЬ 1678632, 1991). ф

15 (56) Заславский И.Ю. и др, Исследования эффективности инъекционного упрочнения пород в выемочном штреке. по,:.держиваемом эа лавой. Уголь Украины. 1988, N 11, с.

15- 18.

20 Авторское свидетельство СССР

hh 1678632, кл. E 21 D 21/00, 1991.

2004818

Таблица 2

Продолжение табл. 2

2004818

Формула изобретения

62- 78

2-28

8-30

0-0,1

Составитель О.3миевская

Редактор ЕдПолионова - Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор,Л.ФиФ ь

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3391

Производственно-издательские камбинат "Патент", r. ужгоред, ув.Гагарина, 101 КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТАМПОНЖКА И

ГЛУБИННОГО УПРОЧНЕНИЯ УГЛЕПОРОДНЫХ МАССИВОВ, включающая фосфогипсовое вяжущее. пластификатор и воду, отличающаяся тем, что. с целью повышения эффективности упрочнения путем улучшения прочности отвержденного материала при сохранении адгеэионных ,свойств, снижения стоимости вяжущего и утилизации отходов производства, композиция дополнительно включает триполифосфат натрия. а в качестве пластификатора использован лигносульфо5 íàò при следующем соотношении компонентов, мас. $:

Фосфогипсовое вяжущее

Лигносульфонат

Вода

10 Триполифосфат натрия