Состав для укрепления горных пород кровли Советский патент 1993 года по МПК E21D20/00 E21D21/00 

Изобретение относится к растворам для упрочнения кровли очистных и подготовительных выработок, может быть использо- врно при гидроизоляционных выработках скважин, при сооружении тоннелей способом смолоинъекции.

Известен состав, включающий карбамидную смолу, омыленную щелочью древесную смолу и отвердитель, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидная смола 3,5

Омыленная щелочью

древесная смола4,5

Сульфат железа1,1

Благодаря введению в состав 50 мас.ч. древесной смолы образцы имеют высокую вязкость, низкую прочность как при сжатии, так и при изгибе предел прочности на сжатие 2,7 МПа, на изгиб 0,3-0,5 МПа.

Известен состав, включающий карбамидную смолу, таллового пека, эмульгироЁ

ванный жидким стеклом и отвёрдитель. при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбзмидная смола 34-44 Талловый пек, эмулыирова нный жидким стеклом50-60 Сульфат железа 6-12 Недостатком состава является то, что благодаря введению в состав выше 55 мас.ч. таллового пека образцы имеют низкую прочность как при сжатии, так и при изгибе, предел прочности на сжатие 3,2- 3.7 МПа, на растяжение при изгибе 0,60- 0,82 МПа. Состав также характеризуется низкой проникающей способностью в тонкотрещиноватые породы, благодаря большой вязкости.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для укрепления пород, содерVI

О

ел

о

жащий карбамидную смолу, отвердитель и воду в соотношении компонентов, мас.ч.;

Ка рбамидная смола

марки КСМ-0,388-92

Водорастворимая

полиэфирная смола 4-6

Алюмохромофосфат 4-6

В рецептуре скрепляющего состава применяют водорастворимую полиэфирную смолу. Эта смдла благодаря повышенному содержанию реакционно-способных функциональных групп как: карбоксильные, сульфоновые и гидроксильные, способна образовывать водные растворы.

При отверждении состава в присутствии раствора алюмохромфосфата образуется пространственный сшитый полимер-в результате реакции между метилольными группами карбамидной смолы. Двойные связи ненасыщенной полиэфирной смолы при этом не участвуют в реакции, т.е. являются лишь пластификаторами. Поэтому прочность и адгезия такого состава к породам относительно низкая. Состав имеет прочность на растяжение через 24 ч 1,92- 3,98 и на сжатие 17,5-19,6 МПа.

Цель изобретения -увеличение адгезии к породам, повышение прочности состава.

Поставленная цель достигается тем, что в составе в качестве водорастворимой полиэфирной смолы использована ненасыщенная полиэфирная смола, в качестве отвердителя - 10%-ного раствора хлорное железо и дополнительно введены инициатор - перекись бензомла, ускоритель - ди- метиланилина,эмульгатор лигносульфоната, в следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Карбамидная смола

марки КФ-Ж39-41

Ненасыщенная

полиэфирная смола марки ПН-609, 21-м 10-30

Эмульгатор лигносульфонат

марки ЛСТ-Ж3-10

10%-ный раствор

хлорное железо1,5-2,0

Перекись бензоил

(50%-ная паста

в дибутилфталата)4-8

Диметиланилин0.5-0,8

ВодаОстальное

Введение в ненасыщенную полиэфирную смолу раствора лигносульфоната способствует химическому эмульгированию ненасыщенной полиэфирной смолы и превращению в эмульсии хорош совмещающу юся с растворами карбамидной смолы.

В растворе карбамидной смолы, ненасыщенная полиэфирная смола распределена в виде дисперсных частиц и является нереакционноспособной по отношению

5 друг к другу полимерных компонентов.

При отверждении такого состава в присутствии окислительно-восстановительной системы и раствора хлорного железа параллельно протекают процессы полимериза0 ции с раскрытием двойных связей молекул ненасыщенной полиэфирной смолы и с раскрытием двойных связей в боковых цепочках пррпеновых групп лигносульфоната. и процессы поликонденсации между мети5 лольными группами молекул карбамидной смолы.

Состав при отверждении с помощью раствора хлорного железа и окислительно- восстановительной системы образует струк0 туры с высокой плотностью сшивки, благодаря большим содержанием двойных связей ненасыщенных полиэфирных смол, а также с образованием максимального числа межмолекулярных (ионных, водородных)

5 связей между молекулами смол, т.е. образуется взаимопроникающая сплетенная непрерывная макррмолекулярная сетка.

Пример 1. Смешивают 40 г карбамид: ной смолы с 10 г ненасыщенной полиэфир0 ной смолой и 3 г лигносульфоната, 20 г воды. Смещение компонентов проводят в течение 3-4 мин, К получен ному раствору добавляют 2 г 10%-ного раствора хлорного железа и перемешивают, затем добавляют 4 г 50%5 ного паста перекиси бензоила в дибутилф- талате и 0,5 г диметиланилина. При этом образуется однородный устойчивый растворе вязкостью по В 3-4 при 21°С 21 с. Пример 2, Смешивают 40,0 г карба0 мидной смолы с 20 г ненасыщенной полиэфирной смолой и 7 г лигносульфоната, 20,0 г воды. Компоненты смешивают в течение 5-4 мин. К полученному раствору добавляют 2 г 10%-ного раствора хлорного железа и

5 перемешивают, затем добавляют 6 г 50%- ного паста перекиси бензоила в дибутилф- талате и 0,6 г диметиланилина и тщательно перемешивают. При этом образуется однородный устойчивый раствор с вязкостью по

0 В 3-4 при 21°С 36 с.

Пример 3. Смешивают 40,0 г карбамидной смолы с 30 г ненасыщенной полиэфирной смолы и 10 г лигносульфоната, 20,0 г воды компоненты смешивают в течение

5 5-7 мин. К полученному раствору добавляют 2 г 10%-ного раствора хлорного железа и перемешивают, затем добавляют 3 г 50%- иого паста перекиси бензоила в дибутилф- талате, 0,8 г диметиланилин, тщательно перемешивают. При этом образуется однородный устойчивый раствор с вязкостью 43 с.

В качестве ненасыщенной полиэфирной смолы используют безстирольные смолы марки ПН-609, 21 м ОСТ 605-431-79.

В качестве эмульгатора использовали лигносульфонат марки ЛСТ-Ж. ОСТ 13- 183-63.

Адгезию упрочняющих составов при изгибе склеенных кернов с гладкими поверх- ностями, диаметром 32-33 мм, и прочность на сжатие образцов размером 40x40x40 мм кубиков определяли на прессе ZD/90.

Данные физико-механических свойств образцов приведены в табл.1 и 2.

Как видно из табл.1 и 2, в которых приведены результаты лабораторных исследований с увеличением количества вводимой смолы марки ПН-609-21 м в компенсации на основе смол марки КФ-Ж и при отаерж-

дении в присутствии раствора хлорного железа и окислительно-восстановительной системы, величины адгезми к при изгибе (прочность по контакту композиции - порода), увеличивается от 4,3 до 8,0 МПа, прочность образцов на сжатие от 28,2 до 40,4 МПа, т.е. по сравнению с известным в 2,0- 2,2 раза при изгибе, в 1,6-2,0 раза при сжатии.

Из таблиц видно, что с увеличением количества вводимой смолы марки ПН-609-21 м в композиции вязкость оаствора тоже увеличивается от 21 с до 43 по В 3-4 п$и 21°С. Поэтому оптимальные количества вводимой смолы в композиции являются 10-30 мае.ч. Раствор с вязкостью более чем 43 с по В 3-4 при 21°С не удовлетворяет требованию для нагнетания в тонкотрещиноватые горные породы. Растворы не поддаются перекачке насосом.

Изобретение относится к растворам для упрочнения кровли очистных и подготовительных выработок, может быть использовано для гидроизоляционных работах способом смолоинъекции, при сооружении тоннелей. Цель изобретения - увеличение адгезии к породам и прочности состава. Состав содержит следующие компоненты, мас.ч.: карбамидную смолу марки КФ-Ж 39- 41, ненасыщенную полиэфирную смолу марки ПН-609-21М 10-30, отвёрдитель - 10%-ный раствор хлорного железа, инициатор - перекись бензоила (50%-ная паста в дибутилфталате) - 4-8, ускоритель - димети- ланилин - 0,5-0,8, эмульгатор - лигносуль- фонат марки ЛСТ-Ж 3-10 и воду 19-21. 2 табл.

Формула изобретения . Состав для укрепления горных пород кровли, содержащий карбамидную смолу, водорастворимую полиэфирную смолу, от- вбрдитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения адгезии к горным породам и прочности, состав содержит карбамидную смолу марки КФ-Ж, в качестве водорастворимой полиэфирной смолы - ненасыщенную полиэфирную смолу марки ПН-609-21 М. отвердителя - 10%-ный раствор хлорного железа, а также до пол нител ь- нр инициатор-перекись бёнзоила(50%-ная паста в дибутилфталате), ускоритель - диме- тиланилин, эмульгатор - лигносульфонат

арки ЛСТ-Ж и воду при следующем соотошении компонентов, мас.ч.:

Карбамидная смола

марки КФ-Ж39-41

Ненасыщенная

полиэфирная смола

марки ПН-609-21 М 10-30

10%-ный раствор

хлорного1 железа1,5-2,0

Перекись бензоила

(50%-ная паста

в дибутилфталате)4-8

Диметиланилин0,5-0,8

Лигносульфонат

марки ЛСТ-Ж3-10

Вода19-21

Т а б ли ца

Таблица 2