Высокопроникающий тампонажный раствор Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к составам тампонажных растворов и может быть использовано для крепления горных пород при специальных способах проходки горных выработок.

Цель изобретения - повышение проникающей способности тампонажного раствора.

Высокопртэникающий тампонажный раствор содержит в качестве вяжущего

механическую смесь цементного клинкера и доменного шлака, измельченных ко удельной поверхности 800-1 500 м2 /кг, а в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов,мае.%:

Тонкоизмельченный

цементный клинкер 4,98-5,74

Тонкоизмельченный

доменный шлак 19,82-22,97

Суперпластификатор С-30,50-0,57

ВодаОстальное

Основной отличительной особенностью разработанного состава является то, что в качестве связующего используется механическая смесь цемента и доменного шлака с высокой удельной поверхностью, что позволяет цементировать породы низкой проницаемости.

Тонкодисперсный цемент и шлак представляют собой продукты, полученные при сверхтонком измельчении в струйной мельнице.

Суперпластификатор С-3, вводимый в раствор в количестве 2% и более от массы цемента, обеспечивает разрушение агломератов, образующихся за сче слипания сверхтонких частиц, и представляет собой продукт поликонденсации нафталинсульфокислот и формальдегида.

Для .приготовления тампонажного раствора предварительно в воде растворяют суперпластификатор. Затем на полученном растворе затворяют механическую смесь тонкоизмельченных цеменного клинкера и шлака. Полученную смесь перемешивают в растворомешапке в течение 4 мин.

Пример. В 725 л воды растворяют 5 кг суперпластификатора С-3. После перемешивания в течение 4 мин .j полученный водный раствор последовательно засыпают 50 кг цемента и 22 кг шлака. После повторного перемешивания в течение 4 мин раствор гото к употреблению.

В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что порошки с удельной поверхностью менее 800 м2/к не обеспечивают проникновение породы с коэффициентом фильтрации см/с при любых соотношениях ингредиентов. При увеличении удельной поверхности свыше 1500 м2/кг происходит резкое падение прочностных показателей.

В табл. 2 представлены свойства предлагаемого и известного тампонаж- ных растворов.

Предлагаемый раствор превосходит прототип по проникающей способности на 2 порядка.

Приведенные составы характеризуются высокими прочностными показателями, требуемьсми технологическими характеристиками: растекаемостью, выходом камня, сроками схватывания.

3093

Составы 2, 4 и 12 в связи с малым радиусом распространения (менее 1 м) не могут быть рекомендованы, так как их использование повлекло бы за собой необходимость бурения значительного количества скважин и, соответственно, увеличение стоимости процесса тампонажа в целом.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Составы 2, 3, 13 и 14 уступают известным по прочностным показателям, что является нежелательным при укрепительном тампонаже горных пород.

Температурный интервал применения высокопроникающих растворов 10-50°С. При температуре среды ниже 10 С происходит резкое снижение скорости гидратации вяжущего, что проявляется в удлинении сроков схватывания и снижении прочностных показателей по сравнению с известными. При возрастании температуры свыше 50СС происходит повышение РЯЗКОСТИ раствора и снижение растекаемости, что проявляется в уменьшении радиуса распространения раствора. При малых величинах этого показателя (Кмспр 1 м) проведение цементирования экономически невыгодно.

В табл. 3 приведены данные, свидетельствующие о том, что проникающая способность тонкоизмельченных составов составляет 10 см/с.

При добавлении суперпластификатора в оптимальном количестве проникающая способность раствора повышается на 2 порядка.

Таким образом, супергшастификатор является необходимым компонентом высокопроникающих растворов на осно ве вяжущего со сверхтонкими частицами.

Проникап-цая способность определяется на специальной стендовой установке и оценивается по величине коэффициента фильтрации. Радиус распространения раствора оценивается визуально по длине участка скрепленного раствором песка. Размеры пор модельной композиции из мелкозернистого песка 0,01-0,05 мм. i

В табл. 4 приведены данные о влиянии различных ПАВ-диспергаторов на устойчивость тампонажного раствора на основе механической смеси тонкодисперсного цементного клинкера и шлака и размер частиц.

Среди известных и наиболее распространенных ПЛВ-диспергаторов суперпластификатор С-3 обеспечивает значительно более высокую устойчивость тампонажного раствора на основе механической смеси тонкодисперсного цементного клинкера и шлака и минимальный размер частиц.

Формула изобретения

Высокопроникающий тампонажный раствор, содержащий вяжущее, пластифицирующую добапку и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения проникающей способности тампонажного раствора, он в качестве вяжущего содержит механическую смесь

5

цементного клинкера и доменного шлака, измельченных до удельной поверхности 800-1500 м2/кг, а в качестве пластифицирующей добавки - суперпластификатор С-3 на основе сульфированного нафталинформальдегидного олигомера при следующем соотношении компонентов , мае.%:

Тонкоизмельченный цементный клинкер Доменный шпак Суперпластификатор С-3 на основе сульфированного нафталинформальдегидного олигомера Вода

4,98-5,74 19,82-22,97

0,50-0,57 Остальное

Изобретение относится к составам тампонажных растворов и может быть использовано для крепления горных пород при специальных способах проходки горных выработок. Цель изобретения - повышение проникающей способности тампонажного раствора. Высокопроникающий тампонажный раствор (ВТР) содержит в качестве вяжущего механическую смесь цементного клинкера и доменного шлама, измельченных до удельной поверхности 800-1500 м2/кг, а в качестве пластифицьрующей добавки - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: тонкоизмельченный цементный клинкер 4,98 - 5,74; тонкоизмельченный доменный шлак 19,82-22,97; суперпластификатор С-3 0,50-0,57; вода остальное. Тонкодисперсные цементный клинкер и шлак представляют собой продукты, полученные при сверхтонком измельчении в струйной мельнице. Суперпластификатор С-3,вводимый в раствор, обеспечивает разрушение агломератов, образующихся за счет снижения сверхтонких частиц. Температурный интервал применения ВТР от 10 до 50°С. Проникающая способность ВТР на 2 порядка выше, чем у известных. 4 табл. SS (Л сэ со со о to bo

S4a 700 м2/кг

Таблица 1

Без ПАВ Сульфитно- спиртовая барда (ССК)

а б л и -ц а 2

40

20

1633093

Продолжение табл04

10