Состав для упрочнения породного массива горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21D11/38 

сл С

Использование: предлагаемой состав относится к полимерным композициям, применяемым при упрочнении горных выработок и подземных сооружений методом напыления. Сущность изобретения: в жидкое натриевое стекло вводят гидроокись натрия, лапрол 2102 и катализатор УП606/2, а в полиизоцианат- олигоэфирактилат МГФ- 9 при следующем соотношении компонентов: натриевое жидкое стекло 50,0, полиизоцианат 50.0, олигозфиракрилат МГФ-9 8,7-21,2, гидроокись натрия 3.6-6,5. лапрол 2102 1,3-2.8, катализатор УП 606/2 0.27-0,31. 2 табл.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для упрочнения породного массива горных выработок методом напыления.

Известны для укрепления породного массива органоминеральные составы, включающие жидкое стекло и полиизоцианат, Эти составы отличаются высокой проникающей способностью , обусловленной низкой величиной межфазного натяжения и применяются для упрочнения грунта (Васильев В.В. Полимерные композиции в горном деле. - М,: Наука, 1986, с,78).

Известен способ получения неоргано- органических пластмасс (НПО) на основе органического компонента - полиизоцианат с содержанием NCO-групп 28-33% и неорганического водного раствора силикатов щелочных металлов с использованием дис- пергаторов, стабилизаторов и загустителей. В результате взаимодействия всех этих компонентов через 1,5 мин образуется твердый

неорганоорганический пенопласт с пределом прочности при сжатии 0,77-1,02 МПа. Пластмассы пригодны для упрочнения пород, воздухоизоляции 1.

Недостатком данного состава является многокомпонентность и низкая прочность. Наиболее близким по техническим решениям является состав для закрепления грунтов, включающий жидкое натриевое стекло и отвердитель - полиизоцианат. Реакция между указанными компонентами идет очень медленно. Анализ состава показывает, что при равном объемном взаимодействии полиизоцианата и натриевого жидкого стекла образуется материал с более высокой прочностью на сжатие - 3,8 МПа 2.

Недостатком известных составов для упрочнения пород, принятых за прототип, является длительное время потери текучести и отверждения, незначительная механическая прочность и упругодеформативность.

vi о

СА О VJ

Согласно практике применения скрепляющих составов для упрочнения породных массивов (при напылении время потери текучести должно быть не более 15-35 м, прочность отвержденного материала не менее 12,0 МПа, относительная деформация не менее 25% через 1 ч).

Целью изобретения является повышение прочностных и упругодеформируемых характеристик состава.

Поставленная цель достигается тем, что в состав для упрочнения породного массива горных выработок, включающий жидкое натриевое стекло и полиизоцианат, вводят дополнительно активизирующие вещества - олигоэфиракрилат МГФ-9. катализатор УП606/2, гидроокись натрия и лапрол 2102 при следующем соотношении компонентов, мае.ч:

Жидкое натриевое стекло50,0

Полиизоцианат50,0

Олигоэфиракрилат МГФ-9 8,7-21,2 Гидроокись натрия3,6-6,5

Лапрол 21021,3-2,8

Катализатор УП 606/2 6,27-0,31 Сопоставительный анализ предлагаемого состава с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного введением новых компонентов: гидроокиси натрия (ГОСТ 2263-79), лапрола 2102 (ТУ 6-05-2035-87), катализатора УП 606/2 (ТУ 6-09-4136-75) в натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) и олигоэфиракрилата МГФ-9 (ТУ 6-01-450- 76) в полиизоцианат (ТУ 113-03-29-6-84) и их весовым отношением. Таким образом, заявляемый состав соответствует критерию новизна.

Совокупность отличительных признаков, включающая совместное применение в определенных весовых соотношениях МГФ-9. гидроокиси натрия, лапрола и УП 606/2, в известных технических решениях ранее не использовалась и приводит к повышению прочностных и упругодеформируемых характеристик состава за короткий промежуток времени, что удовлетворяет критерию существенных отличий, Органо- минеральная композиция отверждается при комнатной температуре в течение суток. При введении олигоэфиракрилата МГФ-9 характер нарастания вязкости композиции существенно меняется. Олигоэфиракрилат МГФ-9 является в органо-минеральном композите межфазным катализатором и катализатором цикло- тримеризации полиизоцианата. Введение гидроокиси натрия изменяет модуль жидкого стекла. Понижение силикатного модуля жидкого стекла в композите приводит к увеличению содержания в конечных продуктах триизоциануратов, что способствует повышению прочности при сжатии сформировавшегося материала и вносит

существенные поправки и вязкоупругое поведение органо-минерального состава.

Добавка простого олигоэфира-лапрола 2102 повышает модуль упругости положительно сказывается на деформативности и

работоспособности скрепляющего состава, а присутствие 0,22 катализатора УП 606/2 приводит к ускорению процесса отверждения.

Предлагаемый состав состоит из двух

рабочий жидкостей (компонентов). Компонент А содержит жидкое натриевое стекло с гидроокисью натрия, смесь которых приготавливается заранее; лапрол 2102 и катализатор УП 606/2. Компонент Б(изоцианатная

часть) включает полиизоцианат и олигоэфиракрилат МГФ-9. Время потери текучести композиции 15-35 сек.

В лабораторных условиях установлена оптимальная рецептура предлагаемого состава, отвечающая требованиям, предъявляемым к напылительным составам для упрочнения породного массива.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава в лаборатории были подготовлены 11 смесей ингредиентов, четыре из которых показали оптимальные результаты. Варианты предлагаемого состава с различным массовым соотношением ингредиентов и известного состава представлены в

табл. 1.

Выбор оптимального соотношения компонентов состава основан на результатах прочностных и упругодеформируемых испытаниях отвержденного материала по

ГОСТ 4658-82 через 1 и 3 ч (таблица 2). Приведенные в таблице данные подтверждаются актом испытаний заявляемого состава, предлагаемым к настоящей заявке. Из данных таблиц следует, что варианты 6-9 предлагаемого состава с граничными значениями гидроокиси натрия 3,6-6,5 мас.ч. и лапрола 2102-1,3-2,8 мас.ч. обладают более высокими прочностными и упруго- деформируемыми характеристиками

0 отверждаемого материала, что собственно обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к составам для упрочнения породного массива методом напыления: предел прочности при сжатии через 1 ч не

5 менее 12,0 МПа; а относительная деформация не менее 25,0.

Именно совместное введение и данное весовое соотношение этих добавок позволяет получить высокие прочностные и упру- годеформируемые характеристики состава

В составах вариантов 6-9 через 1 ч предел прочности при сжатии составляет 16,8- 20,7 МПа и относительная деформация 26,2-32,2%, что соответственно в 2,0-1,8 раза превышает данные характеристики составов, не содержащих их, и соответственно в 5,0 и 3,0 раза выше по сравнению с прототипом.

Предлагаемый состав предназначен для упрочнения породных массивов горных выработок угольных шахт. Предлагаемый годовой объем применения 700 т.

Формула изобретения

Состав для упрочнения породного массива горных выработок, включающий жид0

5

кое натриевое стекло и полиизоцианат, о т- личающийся тем, что, с целью повышения прочностных и упругодеформи- руемых характеристик состава, он дополни- тельно содержит активизирующие вещества - олигоэфиракрилат МГФ-9, катализатор УП 606/2, гидроокись натрия и лап- рол 2102 при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Жидкое натриевое стекло50,0

Полиизоцианат50,0

Олигозфиракрилат МГФ-9 8,7-21,2 Гидроокись натрия3,6-6,5

Лап рол 21021,3-2,8

Катализатор УП 606-20,27-0,31.