МАГНЕЗИАЛЬНЫЙ ТАМПОНАЖНО-ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1997 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к герметикам, предназначенным для заполнения пустот в горных выработках, временного крепления конструкций, а также для уменьшения деформаций сопрягающихся конструкцией зданий, сооружений и горных массивов.

Известны тампонажные и герметизирующие материалы на основе портландцемента, доменных шлаков, гипса (Данюшевский В.С. Алиев Р.М. Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам, II изд. М. Недра, 1987, с. 176). Известные тампонажные и герметизирующие материалы обладают медленным набором прочности и низкой прочностью в ранние сроки твердения, особенно при низких положительных температурах.

Наиболее близким к изобретению является магнезиальный тампонажно-герметизирующий материал на основе магнезиального цемента (В.С. Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М. Недра, 1987, с. 96-97). Магнезиальный цемент, затворенный хлоридом магния, образует быстротвердеющую суспензию. Материал способен к твердению при низких положительных температурах, однако в этих условиях прочность его низка, особенно в первые 6-8 ч твердения.

В то же время, в определенных условиях ведения горных работ при низких положительных температурах необходимо получить значительные прочности за 6-8 ч, что невозможно при использовании известных материалов.

Целью изобретения является повышение скорости твердения магнезиального тампонажно-герметизирующего материала при низких положительных температурах (6-10^oC), а также обеспечение прочности материала через 8 ч твердения не ниже 20 МПа.

Это достигается тем, что магнезиальный тампонажно-герметизирующий материал, включающий магнезиальное связующее, соль магния и воду, в качестве магнезиального связующего содержит магний-силикатное связующее следующего состава (мас.): MgO 38-70, CaO 2-8, SiO₂ 15-50, CO₂ (п.п.п) 1-12, а в качестве соли магния-хлорид-сульфат магния и натрия с соотношением MgCl₂/MgSO₄ + NaCl= 10^oC25/1 при следующем соотношении компонентов (мас.): магний-силикатное связующее 62-72, хлорид-сульфат магния и натрия 7-10, вода остальное.

Сущность изобретения заключается в том, что при твердении предлагаемого материала происходит образование гидроксихлоридной и гидроксосульфатной структуры, интенсивно переводящей воду в химически связанное состояние и формирующей в присутствии различно связанного кремнезема, входящего в состав связующего, прочный кристаллический сросток. Предлагаемое соотношение оксидов в магний-силикатном связующем обеспечивает проявление максимальных вяжущих свойств и обеспечивает быстрое твердение при низких положительных температурах.

Пример 1. Природный магнезит заданного состава обжигают при температуре 80^oC до получения значения CO₂, соответствующего п.п.п. 12 (мас.). Полученный продукт размалывают до остатка на сите 08 в 15% и затем смешивают с кремнеземсодержащим материалом до получения состава, содержащего (мас.): MgO 40, CaO 4,0, SiO₂ 50 CO₂ 6,0. Приготовленный состав обрабатывают в реакторе водным раствором хлорид-сульфата магния и натрия с MgCl₂/MgSO₄ + NaCl=10:1 и содержанием солей 26 мас. при соотношении (мас.) связующее: хлорид сульфат магния и натрия 72:7. Полученную массу выдерживают 25 мин, а затем формуют укладкой в формы образцы размером 30х30х30 мм и помещают их в термостат при 10^oC и 100% влажности для твердения. Одновременно определяют сроки схватывания массы на приборе Вика (ГОСТ 310-85). Прочность определяют по ГОСТ 310.4-81 в разные сроки твердения. Результаты представлены в таблице.

Пример 2. Природный магнезит обжигают при температуре 1000^oC до получения значения CO₂, соответствующего п.п.п.2% смешивают с кремнеземсодержащим компонентом и далее по примеры 1. Соотношение компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 3. Порошок магнезитовый каустический смешивают с кремнеземсодержащим материалом. Соотношение компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 4. Приготовление и испытание образцов, как в примере 3. Соотношение компонентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из представленных в таблице данных, предлагаемый магнезиальный тампонажно-герметизирующий материал значительно превосходит по свойствам известное техническое решение.

Использование: тампонирование горных выработок. Сущность изобретения: магнезиальный тампонажно-герметизирующий материал содержит магний-силикатное связующее, содержащее (мас.%): MgO 98-70; CaO 2-8, SiO₂ 15-50, CO₂ 1-12, а в качестве соли магния - водорастворимую соль хлорид-сульфат магния и натрия с соотношением MgCl₂/MgSO₄ + NaCl 10 - 25/1. При этом для приготовления тампонажного материала исходные ингредиенты используют при следующем соотношении (мас.%): магний-силикатное вяжущее 62-72, водорастворимая соль хлорид-сульфат магния и натрия 7-10 и воду остальное. 1 табл.

Магнезиальный тампонажно-герметизирующий материал, включающий магнезиальное связующее, соль магния и воду, отличающийся тем, что в качестве магнезиального связующего содержит магний-силикатное связующее состава, мас.

MgO 38 70
CaO 2,0 8,0
SiO₂ 15 50
CO₂ 1,2 12
а в качестве соли магния хлорид-сульфат магния и натрия с соотношением MgCl₂ / MgSO₄ + NaCl 10 25 / 1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Магний-силикатное связующее 62 72
Хлорид-сульфат магния и натрия 7 10
Вода Остальноет