Композиция для моделирования горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21C39/00 

(54) КОМПОЗИЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к области экспериментальных методов изучения напряжений и деформаций и предназначено для исследований вопросов механики горных пород, строительных конструкций и гидротехнических сооружений.5

Известные эквивалентные материалы представляют собой многокомпонентные смеси на основе наполнителей, связующего и модифицирующих добавок 1.

Недостатком этих эквивалентных мате- tO риалов является больщой угол внутреннего трения.

Известна . также композиция для моделирования горных пород, содержащая наполнитель, эпоксидную смолу, глицерин и по- ., лиэтиленполиамин (ПЭПА) .

Недостатком этого эквивалентного материала является больщой угол трения, т.е. несоответствие углу внутреннего трения сланцевых и глинистых горных пород.

Целью изобретения является снижение 20 угла внутреннего трения.

Поставленная цель достигается тем, что эквивалентный материал содержит в качестве наполнителя цемент и дополнительно вазелин при следующем соотнощении компонентов, вес°/о

Цемент78,6-82,2

Эпоксидная смола 3,5-5,9

Глицерин1,8-3,0

Полиэтиленполиамин0,8-Iv3

Вазелин11,2-11,7

Чем выще степень дисперсности и меньше шероховатость, тем ниже угол внутреннего трения среды. Тип связующего, напротив, не оказывает существенного влияния на уголвнутреннего трения.

К числу наполнителей с высокой степенью дисперсности относится цемент. Его гранулометрический состав характеризуется следующими основными фракциями: 0,16мм -36%; 0,10мм -24%; 0,063мм - 22%; 0,050 мм - 10%. Удельная поверхность цемента 4000 см /г.

В качестве связующего высокодисперсного цемента предлагается использовать эпоксидную смолу отвердителя-полиэтиленполиамина и активного пластификатора-глицерина.

Состав связующего подобран эмпирически, исходя из необходимости обеспечить надлежащую скорость твердения смеси. Оно содержит глицерин в количестве 50 в.ч., смолы и полиэтиленполиамин в количестве 15 в.ч. на 100 в.ч. смеси смолы с глицерином. Для обеспечения совместимости мелкодисперсного цемента с эпоксидным связующим в состав смеси дополнительно вводится модификатор-вазелин (медицинский). .Без него смола не смачивает твердые частицы, а после поверхностной обработки цемента вазелином в смесителе смачиваемость частиц смолой существенно улучщается и получающиеся смеси цемента со смолой-имеют достаточно высокий уровень однородности (коэффициент неоднородности 2-4%). Количество вазелина составляет 143 в.ч. на 100 в.ч цемента.Цементно-вазелиновая смесь не должна содержать частицы крупностью 1 мм и более. Пример. Предварительно изготавливается цементно-вазелиновая смесь, для чего к 10,0кг цемента, загруженного в смеситель, добавляют 1,43кг вазелина. Перемещивание производят в течение 20 минут при комнатной температуре. Полученную смесь просеивают на сите для удаления частиц крупностью 1мм и более. 10кг просеянной смеси (в ней содержится: цемента 8,75кг (82,2%) и вазелина 1,25кг (11,7%), вновь загружают в смеситель. Туда же вводится 0,372 кг (3,5%) эпоксидной смолы, 0,186кг (1,87о) глицерина и 0,082кг (0,8%) ПЭПА. Составление связующего производят непосредственно перед введением его в цементно-вазелиновую смесь, причем введению предществует выдержка связующего при комнатной температуре (до достижения его температуры 50°С). При введении связующего в смесь, роторы должны вращаться. Длительность перемешивания наполнителя со связующим 10 минут, после чего смесь выгружается и уплотняется по известному способу. Характеристики перемешиваемых компо неНТОв: цемент - марка 400, порошок содержит фракции 0,05-0,20мм; вазелин медицинский, температура плавления 36-40°С; эпоксидная смола - марка ДЭГ-1, содержание эпоксидных групп 28,0%; глицерин - квалификации «х. ПЭПА - жидкость, содержание азота 32%. Прочность изготовленного материала на сжатие 0,4кгс/см2, угол внутреннего трения 23°. В результате применения предлагаемого материала круг горнотехнических задач, решаемых с помощью метода моделирования, расширится па массивы, сложенные из глинистых и сланцевых пород. Это. позволит более обоснованно переносить результаты лабораторных исследований горного дазления на соответствующие натурные условия и получить экономический эффект за счет повышения обоснованности параметров выработок. Формула изобретения Композиция для моделирования горных пород, содержащая наполнитель, эпоксидную смолу, глицерин и полиэтиленполиамин, отличающаяся тем, что, с целью снижения угла внутреннего трения, он содержит в качестве наполнителя цемент и дополнительно вазелин при следующем соотношении компонентов, вес.%: Цемент78,6-82,2 Эпоксидная смола3,5-5,9 Глицерин1,8-3,0 Полиэтиленполиамин0,8-1,3 Вазелин11,2-11,7 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кузнецов Г. Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л., «Недра, 1968, с. 51. 2.Авторское свидетельство СССР № 557076, кл. С 04 В 25/02, 1975 (прототип).