Состав для изготовления моделей из эквивалентного материала Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к подземноi/iy строительству и горнодобывающей проь4Ы11шенности.

Для оценки устойчивости горных выработок и определения рациональных параметров раэли чных подземных сооружений используют метод эквивалентных материгшов. В его основе лежит изготовление моделей породного массива со всеми имекхцимися в нем выработками и крепежными ycтpoйcтвa ш, и последующее изучение поведения моделей под нагрузкой, воспроизводящей силовое поле моделируемого объекта.

Известен состав эквивалентного материала, содержащий сыпучий наполнитель типа песка со связующими различного типа: легкоплавкими веществами, минеральными вяжущими, синтетическими смолами l .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является состав для изготовления моделей из эквивалентного материала, содержащий кварцевый песок, карбамидную смолу и щавелевую кислоту 2.Недостаток этих составов - невозможность использования их для

построения объемных моделей-, что обусловлено присутствием воды в смоле и катализаторе, которые прис меняют в виде водных растворов/

выделением воды в процессе химической реакции отверждения смолы.

В объемных моделях вода полностью не может быть удалена из их толщи, что приводит к тому, что материал

10 не достигает задаваемых характеристик. В процессе естественной сушки моделей при снятой опалубке полного обезвоживания смеси не происходит. Полное обезвоживание может

15 быть достигнуто за счет химического связывания воды. :

Цель изобретения - обеспечение вoз южнocт обезвоживания смеси при 20 изготовлении объемных моделей.

Указанная цель достигается тем, что состав для изготовления моделей эквивалентного материала,содержащий кварцевый песок, .карбамидную смолу 25 и щавелевую кислоту, дополнительно содержит порошкообразный цемент при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Кварцевый песок 85,23-93,46 30 Карбамидная смола 1,91-4,48 Щавелевая кислота0,26-0,44 Цемент4,35-9,85 Щавелевая кислота выполняет функцию катализатора отверждения смолы. Бе количество по отношению к смоле установлено исходя из необходимости обеспечить оптимальную скорость отверждения смолы. Карбамидная смола является собст венно связующим. Варьирование ее ко личества -по отношению к песку позво ляет получать материгиш с различными прочностями и деформационньами ха .рактеристиками для воспроизведения свойств горных пород различной проч ности и варьирования масштаба модел рования. Цемент энергично взаимодействует с водой, хшлически связывает е, устраняя тем самым необходимост сушки материала. Процесс обезвоживания протекает одновременно как на наружных поверхностях моделей, так и в их глубине. Количество цемента берут из расчета Ц/G 2, где Ц - вес цемента, С - вес смолы и раствора щавелевой кислоты. Кварцевый песок является основным напол нителем материала. Технология изготовления материала состоит из операций приготовления песчано-цементной смеси, составления связуквдего, окончательного перемешивания всех компонентов, уплотнения смеси. Песчано-цементную смесь приготав ливают в смесителе. Затем в отдельн емкости составляют связующее из кар бамидной смолы) например марки М-19тб2, и 8%-ного раствора щавелевой кислоты. Введение связующего в песчано-цементную смесь осуществляют при работающих роторах смесителя Длительность окончательного перемешивания - 5.мин(в смесителе типа Cf. Уплотнение смеси производят путем укатки катком, передающим нагрузку 240 г/см. Прочность материалов может напра лено регулироваться, что дает возможность имитировать хрупкие.горные породы в масштабе моделирования от 1/50 до 1/500. Использование предлагаемого материала позволяет за счет химического связывания воды применять дешевую карбамидную смолу для изготовления объемных моделей хрупкого породного массива без ограничения объема (толщины). Это дает большие возможности для излучения деформирования пород и взаимодействия крепи с ими в стролах подготовительных и капитальных выработках,на сопряжениях, в длинных очистных забоях на пластах крутого падения. Присутствие цемента дает и ряд других преимуществ предлагаемому материалу. В частности, снижается концентрационно-прочностной коэффициент материала, что уменьшает влияние случайных ошибок на свойства ЭМ при дозировке компонентов. Кроме того, цемент способствует снижению влияния влажности окружающей Среды на прочность. Формула изобретения Состав для изготовления моделей из эквивалентного материала, содержас1Ий кварцевый песок, карбамидную смолу и щавелевую кислоту, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности обезвоживания смеси при изготовлении ъемных моделей, состав дополнительно -содержит порошкообразный цемент при следующем соотношении компонентов, вес.%: Кварцевый песок 85,23-93,48 Карбамидная. сглола 1,91-4,48 Щавелевая кислота 0,26-0,44 Цемент4,35-9,85 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Глушихин Ф.П. и Злотников М.С. Эквивалентный материал для моделиро вания горного давления. М., ЦНИЭИуголь, 1979. 2.Злотников М.С. Песчано-карбамидный материсш для изготовления моделей. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 2, 1974, с. 34-38.