Композиция для закрепления крепких трещиноватых горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21D21/00 

Изобретение относится к применяемым в горной промышленности химическим композициям для упрочнения трещиноватых: горных пород.

Цель изобретения - повышение про.чности, снижение усадки и уменьшение токсичности композиции.

,В табл.1 приведено несколько составов предлагаемой композиции в сравнении с прототипом.

Компоненты предлагаемой композиции в исходном виде имеют следунидее физическое состояние.

Щавелевая кислота - кристаллическое вещество белого цвета. Т„, 189° растворимость в воде 9,5.

Мочевина - кристаллическое вещес во белого цвета, „„ 132,2С, растворимость в воде 108.

Полиакриламид - вязкий гель. Молекулярный вес от 1 до 8 миллионов. Растворимость в воде неограничена.

Карбамидная и фенолформальдегидная смолы - высоковязкие жидкости с основными свойствами:

Плотность при

1,22-1,25 г/см

.20°С Количество су62i2%хого остатка Вязкость по

40-90 с ВЗ-4 7,0-8,5, рН

Содержание свободного

1,0%. формальдегида

Амины, к которым относится и мочевина, при взаимодействии с водой по реакции

+ ОН

:RN030H :RNH3

RNHj + HjO

образуют катион RNH, , обладающий исключительными адсорбционными свойствами .

Высокая адсорбционная способность этого катиона способствует высокоэффективной адгезии гелей с горными породами, поскольку молекулы адсорбата под влия1гаем двумерного давления стремятся занять все активные центры поверхности. Это свойство обеспечивает цельность и эластичность .всей композиции. Кроме того,: вследствие действия сил Ван-дер Ваальса повышается структурная прочность, что обеспечивает образование монолита без трещин и механических нарушений. Вследствие взаимодейстВИЯ амидных групп мочевины с выделяющимся при отверждении формальдегидом снижается токсичность карбамид ных и фенолформальдегидных смол и усадочная деформация, так как в присутствии мочевины токсичный формальдегид не вьщеляется в атмосферу и общая молекулярная масса композиции не изменяется.

Снижение содержания полиакриламида в 70-80 раз позволяет уменьшить вязкость композиции, что имеет большое значение при работе в условиях пониженных температур шахт.

Количественно содержание воды в предлагаемой композиции варьирует в пределах 20-100 об.ч. и определяется предъявляемыми к композиции требованиями, а именно, вязкостью и временем отверждения.

При содержании воды в отверждающей композиции ниже 20 об.ч. ее вязкость увеличивается, снижаются проникающая способность и стабильность во времени - наблюдается общее загустевание композиции как в,емкости, так и в трубопроводах и выход из строя всей нагнетательной системы. Повышение содержания воды в отверждающей композиции более 100 об.ч. вызывает значительное снижение ее вязкости, повышение текучести и времени отверждения, что в конечном итоге приводит к утечке раствора через трещины и нарушению технологического режима.

Предлагаемая композиция была испытана в лабораторных условиях при упрочнении образцов трещиноватых горных пород Джезказганского месторождения при 15-20°С. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что при применении предлагаемой композиции в 1,51,9 раза снижается усадочная деформация и в 4-5 раз повышается прочность на сжатие. Испытания композиции на токсичность показйли, что концентрация формальдегида при отверждении предлагаемой композиции составляет 0,3 мг/м против 170 мг/м при отверждении известной композиции

Формула изобретения

1. Композиция для закрепления крепких трещиноватых .горных пород, включающая полимерную смолу, воду. отвердитель-катализатор и водньй раст вор полиакрил 1мида, отличающаяся тем, что, с целью повьшения прочности, снижения усадки и уменьшения токсичности композиции, s она дополнительно содержит водный раствор мочевины, а в качестве отвердителя-катализатора используют водньлй раствор щавелевой кислоты при следующем соотношении компонентов, об,ч.: Полимерная смола 98-100 Щавелевая кислота (5%-ный водный раст3-30 t5 вор) 1273 10 44 Полиакриламид (5%-ный водный раствор) 0,5-1,0 Мочевина (6%-ный водный раствор)4,0-5,0 Вода20-100 2. Композиция по п.1, о т л ичающаяся тем, что в качестве полимерной смолы она содержит карбамидную смолу КФЖ. 3. Композиция по п.1, о т л ичающаяся тем, что в качестве полимерной смолы она содержит фенолформальдегидную смолу СФЖ-3016. Таблица 1

Изобретение относится к применяемым в горной промьшшенности химическим композициям (к) для упрочнения трещиноватых горных пород и позволяет повысить прочность, снизить усадки и уменьшить токсичность К.Для этого к дополнительно содержит водный раствор (ВР) мочевины. В качестве отвердителя-катализатора используют ВР щавелевой кислоты. Соотношение компонентов К следующее,об.ч.: полимерная смола (ПС) 98-100; щавелевая кислота

Карбамидная смола

КФЖ (ГОСТ 14231-78)

Фе н олформальде гидная смола СФЖ 3016 (ГОСТ 20907-75)

Щавелевая кислота, 5%-ный раствор

Раствор сульфитспиртовой барды

Полкакриламид,

liO0,5 5% раствор

Мочевина, 6% раствор5,04,0

Вода10020

шш фенолформальдегидная смола

100

99

100 98 99

3-30

3 20

30

20

10-30

,0 0,5 0,8 40-70

4,55,0 4,0 4,5

8010020 8020-100

Таблица 2