Состав для упрочнения горных пород Советский патент 1985 года по МПК E21D21/00 

О5 4;: 4 СО 4

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности а именно к составам для упрочнения горного массива, вмещающего выработки.

Известен состав для упрочнения массива неустойчивых пород на основе вспененных полиуретанов, основными компонентами которого являются полиизоцианат и смесь полиэфиров 1.

Недостаток известного состава обусловлен дефицитностью и высокой стоимостью исходных компонентов, а также токсичностью, обусловленной высоким соде ржанием (до 50%) изоцианата, что вызывает необходимость соблюдения дополнительных мер предосторожности, а также увеличение расходов на проветривание укрепленных горных выработок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резyльтaty является состав для упрочнения горных пород, включающий мочевино формальдегидную смолу и гидрат хлорного железа 2. .

Однако данный состав имеет низкие адгезионные свойства, а также характеризуется недостаточной заполняемостью трещин в породах, вследствие значительной усадки (до 35%) при отверждении.

Цель изобретения - повышение адгезионных свойств состава, а также заполняемости трещин в породах.

Поставленная цель достигается тем, что в состав, включающий мочевиноформальдегидную смолу и гидрат хлорного железа, дополнительно введен полиизоцианат при следующем соотношении компонентов, мае.

Мочевиноформальдегидная

с.мола90-95

Гидрат хлорного железа

(14%-ный)2-3

Полиизоцианат2-8

В табл. 1 приведено несколько предлагаемых составов в сравнении с прототипом.

В приведенных в табл. 1 примерах применялисьМочевиноформальдегидная

смола КФБЖ (ГОСТ 14231-78), представляющая собой однородную суспензию белого цвета с плотностью 1,24 г/см с массовыми .долями сухого остатка 67%, свободного формальдегида 0,8% и концентрацией ионов рН 8,0

В отвержденном состоянии смола водостойка, устойчива по отношению к разбавленным кислотам и щелочам.

Отверждение смолы КФБЖ происходит в присутствии веществ, обладающих кислотными свойствами, каковыми является продукт гидролиза хлорного железа.

Гидрат хлорного железа 14%-ный представляет собой водныйраствор

FeCL5-6HaO (ГОСТ 4147-65) гидроскопичных красно-бурых кристаллов с т. пл. 37°С, хорошо растворяющихся в воде.

Полиизоцианат (ТУ 6-03-375-75) яв ляется смесью ди- и полиизоцианатов, основным компонентом которой является 4,4-дифенилметандиизоцианат, и представляет собой темно-коричневую жидкость с плотностью 1,24 г/см.

Состав для упрочнения горных пород

0 приготавливают следующим образом.

Вначалемочевиноформальдегидную

смолу модифицируют полиизоцианатом путем тщательного перемещивания в течение 2-3 мин в смесителе с мащинным приг водом до получения однородной массы, а затем в модифицированную смолу при непрерывном перемешивании вводят гидрат хлорного железа, при этом компоненты для приготовления состава берут в соответвии с .рецептурой.

0 Адгезионные свойства составов были установлены путем разрушения в испытательной машине Z ДМ-2,5 скрепленных этими составами полуобразцрв изготовленных из горных пород.

5 Увеличение объема вспененного состава оценивалось коэффициентом

V

где Vo -объем состава до вспенивания; Y - объем состава после окончания

0 вспенивания.

Изменение объемов -вспененных составов регистрировали с использованием мерных цилиндров с ценой деления 0,1 мл.

Введение в состав полиизоцианата, обладающего большим количеством чрезвычайно активных изоцианатных групп с высокой степенью ненасыщенности, приводит к повышению прочности сцепления с породами. Кроме того, при реакциях полиизоцианата с водой, содержащейся в мочевиноформальдегидной смоле, образуется карбаминовая кислота - нестабильный продукт, разлагающийся с выделением двуокиси углерода СОг. При выделении в процессе отверждения СО 2 происходит вспенивание системы, что приводит к увеличению первоначального объема состава. Увеличение объема обеспечивает необходимую заполняемость трещин и увеличивает первоначальную глубину проникновения состава в них, что повыщает эффективность укрепления массива горных пород.

0 В табл. 2 приведены- сравнительные свойства составов с введением полиизоцианата и без него.

Из данных табл. 2 видно, что у всех образцов с полиизоцианатом адгезионная

с прочность больще в 1,5-1,7 раза при увеличении объема на 35-80%.

Предлагаемый

Компоненты

Таблица

Состав, мас,%

Прототип

СОСТАВ: для УПР ОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий мочевиноформальдегидную смолу и гидрат хлорного железа, отличающийся тем, что, с целью повыщения адгезионных свойств состава, а также заполняемости трещин в породах, в состав дополнительно введен полиизоцианат при следующем соотнощении компонентов, мас.°/о: Мочевиноформальдегидная смола 90-95 Гидрат хлорного железа

95 92,5 90 98 95 90

10

Таблица 2