CS274472B2 - Method of geological formations consolidation - Google Patents
Method of geological formations consolidation Download PDFInfo
- Publication number
- CS274472B2 CS274472B2 CS570488A CS570488A CS274472B2 CS 274472 B2 CS274472 B2 CS 274472B2 CS 570488 A CS570488 A CS 570488A CS 570488 A CS570488 A CS 570488A CS 274472 B2 CS274472 B2 CS 274472B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- component
- polyol
- weight
- geological formations
- reaction
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 title claims description 5
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 42
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- -1 polydimethylsiloxanes Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 23
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 22
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 12
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 11
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 11
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 11
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 5
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N diphenylmethane Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC1=CC=CC=C1 CZZYITDELCSZES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 2
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical group NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N carbodiimide group Chemical group N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007046 ethoxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000004872 foam stabilizing agent Substances 0.000 description 1
- DYDNPESBYVVLBO-UHFFFAOYSA-N formanilide Chemical compound O=CNC1=CC=CC=C1 DYDNPESBYVVLBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTDJPCNNEPUOOQ-UHFFFAOYSA-N hexamethylcyclotrisiloxane Chemical compound C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HTDJPCNNEPUOOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920005903 polyol mixture Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- NGVNAUIRSOXAJB-UHFFFAOYSA-N prop-1-ene-1,2-diol Chemical compound CC(O)=CO NGVNAUIRSOXAJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003606 tin compounds Chemical class 0.000 description 1
- AVWRKZWQTYIKIY-UHFFFAOYSA-N urea-1-carboxylic acid Chemical group NC(=O)NC(O)=O AVWRKZWQTYIKIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N urethane group Chemical group NC(=O)OCC JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
- E21D9/002—Injection methods characterised by the chemical composition used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/549—Silicon-containing compounds containing silicon in a ring
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
Předložený vynález se týká nového způsobu zpevňování geologických formací při podzemních stavbách nebo při hlubinném dobývání, zejména při hlubinném dobývání černého uhlí, pomocí reakčnich směsí na bázi organických polyisokyanétů a polyhydroxysloučenin, které reagují za vzniku polyurethanových plastických hmot, přičemž se používá speciálních cyklických polysiloxanů jako sloučenin regulujících zpěňovací proces.
Zpevňování geologických formací pod zemí, zejména při dobývání černého uhlí, pomocí pěnových polyurethanů vytvrzovaných ve formaci, je známo (srov. například Zeitsehrift Gluckauf (1968), str. 666 až 670; Zeitschrift Gluckauf (1977), str. 707 až 711; Zeitschrift Bergbau (1977), str. 124 až 129, německý patentový spis 1 129 894; německý patentový spis 1 758 185; německý patentový spis 1 784 458; německý patentový spis 2 436 029; německý patentový spis 2 623 646 nebo německý patentový spis 3 139 395).
Kromě toho se takovéto směsi, reagující za vzniku polyurethanů, používají také k utěsňování proti vodě nebo/a plynům.
Podle tohoto postupu, který náleží ke stavu techniky, se postupuje zpravidla následujícím způsobem:
Obě reakění složky, tj. polyisokyanát a polyalkohol (polyhydroxylová složka) se odděleně dopravují až před vývrt, tam se kontinuálně ve statickém míchadle uvádějí do vzájemného styku a pomocí vyvrtané díry se pod tlakem přivádějí do formace horniny, kde se za zpěnění vytvrzují.
Geologické formace, určené ke zpevňování podle tohoto principu, zejména vrstvy kamene pod zemí, vykazují značně rozdílný obsah vody. Při používání reakčnich'směsí, které v podstatě sestávají z polyisokyanátů a z polyetherpolyolů, známých z chemie polyurethanů, to má za následek, že polyisokyanátové složka reaguje nekontrolovaným způsobem s vodou přítomnou ve formaci, takže zejména v případě vrstev kamene s vysokým obsahom vody probíhá mezi polyisokyanátem a vodou reakce vedoucí k lehkým pěnovým derivátům polymoěoviny, které nezajišťují dostatečné zpevnění formace horniny. Homogenní a dostatečné zpevnění formace horniny vyžaduje, aby nezávisle nebo v podstatě nezávisle na obsahu vody ve formaci, docházelo ke kontrolované a homogenní tvorbě pěny, přičemž vlastnosti vznikajících pěnových látek by se měly nezávisle na obsahu vody ve formaci dát předem určit vhodnou volbou složení reakční směsi. Jak se v minulosti ukázalo, představuje současné použití ricinového oleje vedle obvyklých polyetherpolyolů v polyolové složce první krok v tomto směru. Současné použití ricinového oleje, který se obecně používá v množství od 5 do 20 % hmot., vztaženo na složku polyolu, snižuje tendenci k nežádoucím vedlejším reakcím polyisokyanátů s vodou, čímž se potlačí vysoký stupeň napěnění polyurethanové pryskyřice, zejména ve styku s vodou přítomnou ve formaci, a tím se potlačí kolísání mechanických vlastností.
Nevýhodu současného použití ricinového oleje nutno však spatřovat v okolnosti, že se jedná o přírodní produkt, který vykazuje značné kolísání pokud jde o jeho vlastnosti. Vzhledem k tomu, že ricinový olej se kromě toho musí současně používat v uvedených vysokých množstvích, představuje značnou složku nákladů, protože ceny tohoto přírodního produktu také podléhají značným výkyvům a ve vlastním prostředku představuje jejich cena daleko vyšší částku, než jsou ceny obvyklých polyetheropolyolů.
Úkolem vynálezu bylo proto vypracovat nový způsob zpevňování geologických formací, který by nevyžadoval současné použití ricinového oleje, a který by přesto zajišťoval výhody spojené s použitím ricinového oleje.
Tento úkol bylo možno vyřešit dále blíže popsaným způsobem podle vynálezu, při kterém se současně používají určité cyklické polydimethylsiloxany. S překvapením bylo zjištěno, že současným použitím těchto pomocných prostředků lze nejen předčít uvedenou vlastnost ricinového oleje, ale lze zlepšit i mechanické vlastnosti polyurethanových plastických hmot, a to podstatným způsobem. Při současném použití cyklických polydimethylsiloxanů se předevSím zamezí tvorbě lehkých pěnových hmot, dokonce i ve vrstvách horniny s vysokým obsahem vody, takže pomocí postupu podle vynálezu se tvoři rovnoměrně expandované polyurethanové plastické hmoty s výtečnými mechanickými vlastnostmi.
Skutečnost, že cyklické polydimethylsiloxany zamezuji tvorbě lehkých pěnových hmot, je překvapující, vzhledem k tomu, že z chemie polyurethanů je o sobě známo, že (lineární) polydimethylsiloxany popřípadě polyetherpolysiloxany představují stabilizátory pěny, a tím působí přesně opačně.
Předmětem předloženého vynálezu je způsob zpevňování geologických formací při podzemních stavbách nebo při hlubinném dobývání přiváděním reakčnich směsí reagujících za vzniku polyurethanových plastických hmot, do formací, určených ke zpevňování, přičemž reakční směsi sestávají z
a) polyisokyanátové složky
b) polyolová složky a
c) alespoň jednoho pomocného prostředku, popřípadě přídavného prostředku, který spočívá v tom, že se jako složky c), popřípadě vedle dalších pomocných prostředků a přídavných prostředků, používá cl) cyklických polydimethylsiloxanů s molekulovou hmotností v rozsahu od 222 do 740 v množství od 0,01 do 5,0 % hmot., vztaženo na celkovou hmotnost složek a) a b).
V případě polyisokyanátové složky a), používané při postupu podle vynálezu, 3e jedná výhodně o polyfenylenpolymethylenpolyisokyanáty, které se vyrábějí kondenzací anilinu a formaldehydu a následující fosgenaci (polymerní MDI) nebo o deriváty těchto polyisokyanétů, které obsahují karbodiimidové skupiny, biuretové skupiny, urethanové skupiny nebo/a allofanátové skupiny, a které jsou při teplotě místnosti kapalné.
Směsi polyisokyanétů (polymerní MDI), získané fosgenaci kondenzátu anilinu a formaldehydu, které jsou při teplotě místnosti kapalné, jakož i jejich kapalné reakční produkty obsahující NCO-skupiny, s rozdílnými podíly (molární poměr NCO : OH = 1 : 0,005 až 1 : 0,3) vícesytných alkoholů 3 rozsahem molekulových hmotností od 62 do 3 000, zejména polyolů obsahujících etherové skupiny s rozsahem molekulových hmotností 106 až 3 000, jsou pro tento postup výhodné. Jako polyisokyanátové složka a) jsou také vhodné směsi sestávající z 2,4* - a 4,4 ’-diisokyanátdifenylmethanu, které jsou při teplotě místnosti kapalné. Pro postup podle vynálezu přicházejí však zásadně v úvahu také další organické polyisokyanáty, jako například polyisokyanáty známé z DE-OS 2 832 253, str. 10 a 11. Zcela zvláště výhodně se používá směsí polyisokyanátů difenylmethanové řady s viskozitou při 25 °C od 50 do 500 mPa.s s obsahem NCO-skupin od asi 30 do 33 % hmot.
U polyolová složky b) se jedná o organické polyhydroxylové sloučeniny, popřípadě o směsi organických polyhydroxylových sloučenin se (středním) hydroxylovým číslem 100 až 800, výhodně 250 až 400.
Obecně se v případě polyolová složky b) jedné o polyétherpolyoly, popřípadě o směsi různých takovýchto polyetherpolyolů, které jsou známy z chemie polyurethanů.
V případě použití směsí různých polyhydroxylových sloučenin se vztahují údaje týkající 3e hydroxylového čísla na tyto směsi. To znamená, že jednotlivé složky směsí mohou mít hydroxylové číslo, které leží mimo uvedený rozsah. Dobře upotřebitelnými polyetherpolyoly jsou produkty propoxylace nebo/a ethoxylace dvousytných až osmisytných molekul, které slouží jako iniciátory, jako je například voda, 1,2-dihydroxypropen, trimethylolpropan, pentaerythrit, glycerol, sorbitol, ethylendiamin a popřípadě třtinový cukr. Obecně má složka b) střední hydroxylovou funkčnost od 2,0 do 5,0, výhodně 2,0 až 3,0. Takovéto vhodné směsi se mohou získat například tím, že se odpovídající směsi molekul, které slouží jako iniciátory, například uvedeného typu podrobí alkoxylaění reakci. Je také však možné, navzájem smísit odděleně připravené polyhydroxypolyethery za vzniku složky b), používané pro postup podle vynálezu.
Podstatným znakem vynálezu je současné použití polydimethylsiloxanů cl), popřípadě vedle dalších pomocných prostředků a přídavných prostředků c).
V případě složky cl) se jedná o libovolné cyklické polydimethylsiloxany nebo jejich směsi, tak, jak se získají v technickém měřítku záměrnou hydrolýzou dimethyldichlorsilanu.
Jako příklady lze uvést následující hmotností 222 až 740.
sloučeniny tohoto typu s rozsah molekulových '-SÍ si/ ,0-Si^
Sl
S \ o six ^si-ox \ \/ <Si0)5.10 molekulová hmotnost:
222
296
370-740
Zvláště výhodný je technický oktamethylcyklotetrasiloxan.
Cyklické polydimethylsiloxany se používají v množstvi od 0,01 do 5,0, výhodně od 0,05 do 2,5 % hmot., vztaženo na celkovou hmotnost složky a) e b). Mohou se přidávat jak k polyisokyanátové složce a), tak i k polyolové složce b) před výrobou reakční směsi.
V případě pomocných prostředků a pomocných přísad c), které se kromě toho popřípadě používají, se jedné například o c2) vodu, která se může používat v množství až do 5, výhodně až do 4 % hmot., vztaženo na hmotnost složky b), nebo o c3) katalyzátory pro adični reakce isokyanátu, jako zejména o organické sloučeniny cínu, jako je oktonát cinatý nebo dibutylcindilaurát, nebo o terciární aminy, jako je Ν,Ν-dimethylbenzylamin nebo triethylendiamin. Tyto katalyzátory se mohou současně používat v množství až do 2 % hmot. , výhodně v množství od 0,3 do 1 % hmot., vztaženo na celkovou směs.
Dalšími, popřípadě současně používanými pomocnými prostředky a přídavnými prostředky jsou například:
c4) ochranné prostředky proti ohni (například deriváty fosforečné kyseliny), c5) nízkomolekulérní alkanpolyoly s hydroxylovým číslem vyšším než 800, jako je například ethylenglykol, propylenglykol nebo/a trimethylolpropan, c6) ricinový olej nebo c7) organická, popřípadě anorganické plnidla (například močovina, uhličitan vápenatý, slída nebo mastek).
Zatímco pomocné prostředky cl) podle vynálezu se mohou přidávat jak k polyolové složce, tak i k polyisokyanátové složce, přidávají se ostatní, popřípadě současně použí váné pomocné prostředky a přídavné prostředky, obecně před prováděním postupu podle vynálezu s polyolovou složkou.
Výchozí složky se za účelem provádění postupu podle vynálezu smísí v takových množstvích navzájem, aby charakteristické isokyanátové číslo odpovídalo hodnotě od 90 do 150, výhodně od 120 do 140. Charakteristickým isokyanátovým číslem” se přitom rozumí kvocient z počtu isokyanátových skupin přítomných v reakční směsi, dělený počtem skupin, které jsou reaktivní vůči isokyanátovým skupinám a které jsou přítomny v reakční směsi, a násobený 100, přičemž se voda bere v úvahu jako difunkční sloučenina.
Za účelem provádění postupu podle vynálezu se pomocná složka cl) podle vynálezu, jak uvedeno, přidá bu5 k polyisokyanátové složce a), nebo k polyolové složce b) a popřípadě kromě toho současně používané pomocné prostředky a přídavné prostředky c) se přidají k polyolové složce b), potom následuje intenzívní promíchání složek a) a b). Pro tento účel se mohou používat o sobě známá míchací zařízení, která se popisují ve stavu techniky.
Postup podle vynálezu se v ostatním provádí podle metod známých ze stavu techniky tím, že se do formace, která mé být zpevněna, navrtá větší počet otvorů do hloubky asi 2 až 6 metrů a o průměru asi 20 až 80 mm a do těchto otvorů se zavedou směsi podle vynálezu. Zpravidla se vrtné otvory uzavřou pomocí uzávěru takového provedení, že tímto uzávěrem lze trubkou injekčně přivádět reakční směs, přičemž zpětný ventil zajišíuje vyvrtanou díru po odpojení injekční trubky proti opětovnému vytékání reakční směsi. Injekční aplikace se může provádět za tlaků až přes 10,0 MPa. Příliš vysoké tlaky mohou vést k vylamování uhli nebo kamene.
Principiálně je také možné postupovat při provádění postupu podle vynálezu podle principu, který je popsán v americkém patentovém spisu č. 3 698 196, přičemž se polyisokyanátová složka a) na straně jedné a polyolové složka b) na straně druhé za dodržení shora uvedeného charakteristického isokyanátového čísla naplní do pouzder dvoukomorového obalu, ten se potom zavede do předem připravené vyvrtané díry a tam se mechanicky roztluče za smísení obou složek. Po roztlučení obalu se vyvrtaná díra uzavře. Také při této variantě se samozřejmě pomocný prostředek cl) podle vynálezu přidává buň k polyisokyanátové složce, nebo k polyolové složce a ostatní, popřípadě současně používané pomocné prostředky a přídavné prostředky se přidají k polyolové složce. Postup za použití dvoukomorového obalu je však ve srovnání se zprvu uvedeným způsobem méně výhodný.
Po přivedení kapalné reakční smě3i do geologické formace a po uzavřeni vyvrtaných otvorů vniká výhodně napěněná a vytvrzená směs za vlastního tlaku pěny do formací, které jsou určeny ke zpevňování, a zcela zaplňuje rovnoměrně také vyvrtaný otvor. Výsledné polyurethanové plastické hmoty, zejména polyurethanové pěnové hmoty, způsobují na základě svých výtečných adhezivních vlastností vůči uhlí, popřípadě vůči okolní hornině a na základě vynikajících mechanických vlastností trvalé zpevnění geologických formací, které byly určeny ke zpevňování.
V důsledku opatření podle vynálezu, kterým je současné použití cyklických dimethylsiloxanů cl), se dosahuje toho, že na začátku uniká oxid uhličitý, který vzniká reakcí s vodou, a tím dochází teprve v závěrečné fázi reakce k požadovanému napěnění a k vytvoření konečné, rovnoměrné, výhodně hrubé struktury pěny.
Práce bez přísad podle vynálezu by měla za následek, že již v počáteční fázi reakce dochází ke zpěnění, které vede k pěnovým strukturám s nehomogenním rozdělením hustoty, které mají ve značných rozsazích příliš nízkou hustotu, a tím příliš špatné mechanické vlastnosti. Při uvedeném napěnění v pozdější reakční fázi již nedochází k takovéto nežádoucí rozdílné hustotě pěnových hmot, takže výsledkem jsou vždy pěnové hmoty s homogenní hustotou, a tím také s homogenními mechanickými vlastnostmi. Cyklické polydimethylsiloxany podle vynálezu se proto osvědčují jako podstatně účinnější než ricinový olej, který byl dosud používán pro stejný účel. Jinak je použiti cyklických polydimethylsiloxanů podle vynálezu spojeno s výhodou spočívající v tom, že viskozita polyolové složky b), která se používá při reakci, je nižší, než viskozita odpovídající polyolové složky, která neobsahuje cyklické polydimethylsiloxany. Tím se zlepšuje schopnost reakční směsi vnikat také do malých trhlin zpevňované formace.
Následující příklady slouží k dalšímu objasnění postupu podle vynálezu. Všechny údaje v procentech se vztahují na procenta hmotnostní.
V následujících příkladech se používá následujících výchozích složek:
Polyetherpolyol I, vyrobený ze směsi sacharosy a 1,2-propandiolu v molárním poměru 1 : 5 a propylenoxidu, s hydroxylovým číslem 380 a viskozitou 580 mPa.s při 25 °C.
Polyetherpolyol II, vyrobený z glycerinu a propylenoxidu, s hydroxylovým číslem 380 a viskozitou 450 mPa.s při 25 °C.
Polyetherpolyol III, vyrobený z 1,2-propandiolu a propylenoxidu, s hydroxylovým číslem 110 a viskozitou 105 tnPa.s při 25 °C.
Polyetherpolyol IV, vyrobený z 1,2-propandiolu a propylenoxidu, s hydroxylovým číslem 284 a viskozitou 75 mPa.s při 25 °C.
Polyetherpolyol V, vyrobený z trimethylolpropanu a ethylenoxidu, s hydroxylovým číslem 550 a viskozitou 660 mPa.s při 25 °C.
Polyetherpolyol VI, vyrobený z trimethylolpropanu a propylenoxidu, jakož i ethylenoxidu v poměru 3 97, s hydroxylovým číslem 250 a viskozitou 280 mPa.s při 25 °C.
Ricinový olej I, první lisování, s jodovým číslem 87,2, hydroxylovým číslem 158, obsahem vody 0,14 % a viskozitou 678 mPa.s při 25 °C.
Cyklosiloxan, technický produkt, sestávající z asi 90 % oktamethylcyklotetrasiloxanu, asi 3 % hexamethylcyklotrisiloxanu, asi 7 % výšemolekulárního cyklodimethylsiloxanu.
Polymerni MDI, tj. isokyanát získaný fosgenací kondenzačního produktu formaldehydu a anilinu, který sestává až z 50 % diisokyanatofenylmethanu, s obsahem NCO-skupin 33 % hmotnostních a viskozitou 140 mPa.s při 25 °C.
V následujících příkladech 1 až 4 se provádějí vždy tři paralelní pokusy, které se navzájem liší. právě přidávaným množstvím vody. Z příkladů 3 a 4 podle vynálezu je jasně patrno, že zvýšení množství vody z 3,0 na 5,0 g, téměř nevede - na rozdíl od srovnávacích příkladů, zejména příkladu 1 (srovnávací příklad A) - ke zvýšené expanzi. Systémy podle příkladu 3 (podle vynálezu) jsou proto, pokud jde o chování pěny, v podstatě inertní vůči nadbytku vody.
Příklad 1 (Srovnávací příklad A)
V kádince se smísí 99 g směsi polyolů s uvedeným množstvím vody a potom se pomocí ploché dřevěné tyčinky v této směsi ručně důkladně rozmíchá 120 g polymerniho MDI. Potom se směs nalije do vertikálně visící, ve spodní části uzavřené polyamidové fólie ve tvaru rukávce (obvod 134 mm). Výška plnění tekuté reakční směsi, při které ještě ne dochází k úniku plynu, se označuje hodnotou 1 a slouží jako měřítko pro pozorovanou expanzi. Expanze se označuje jako faktor napěnění a vyjadřuje se jako násobek výšky plnění. Přírůstek objemu o 100 % je proto charakterizován faktorem napěnění 2,0.
Směs polyolů: polyetherpolyol 1 70,7 g polyetherpolyol IV
Voda:
Faktory napěnění:
28,3 g
1,0 g/3,0 g/5,0 g 4,5/7,5/10,8
Pěna vždy vyplave a zřetelně se oddělí od spodní, méně intenzívně napěněné fáze (rozdíl hustoty). Zkušenost ukázala, že takovéto efekty poukazují na nedostatečnou pevnost - pro nedostatek hmoty v horní oblasti. Takovéto směsi selhávají při použití pod zemí.
Příklad 2 (Srovnávací příklad B)
Postupuje 3θ stejně jako je popsáno v přikladu 1.
Směs polyolů: polyetherpolyol I polyetherpolyol IV ricinový olej I
Voda:
Faktory napěnění:
63,9 β 25,5 g 9,6 g
1,0 g/3,0 g/5,0 g 2,5/3,5/8,8.
Příklad 3 (Podle vynálezu)
Postupuje se stejně jako je popsáno v příkladu 1.
Směs polyolů: polyetherpolyol I 69,5 g polyetherpolyol IV 28,5 g cyklosiloxan 1,0 g
Voda: 1,0 g/3,0 g/5,0 g
Faktora napěnění: 1,7/4,0/4,0.
Eeakční produkt je rovnoměrně vzdut pomocí bublin. Nelze zjistit rozdíl v hustotě surového produktu.
Příklad 4 li 980 g směsi polyetherpolyolů podle příkladu 3 se přidá 10 g vody a 10 g cyklosiloxanu a směs se míchá 30 minut. Vznikne homogenní, čirý roztok, který je vhodný jako polyetherový přípravek pro zpevňování geologických formací.
Místo směsi polyetherpolyolů podle příkladu 3 se mohou používat také polyetherpolyo ly I až VI nebo jejich směsi.
Příklad 5
990 g polymerniho MDI se smísí s přídavkem 10 g cyklosiloxanu a směs se míchá 30 mi nut. Po počáteční nesnášenlivosti vznikne homogenní, čirý roztok, který je také vhodný jako přípravek MDI pro použití ke zpevňování geologických formací.
P fi E D Μ £ T
Claims (3)
- VYNÁLEZU1. Způsob zpevňování geologických formací při podzemních stavbách nebo při hlubinném dobývání zaváděním reakčních směsí, reagujících za vzniku polyurethanových plastických hmot, do formací určených ke zpevňování, přičemž reakční směsi sestávají za) polyisokyanátové složky,ΊCS 274472 Β2b) polyolové složky ac) alespoň jedné pomocné složky, popřípadě přídavné složky, vyznačující se tím, že se jako složky c), popřípadě vedle dalších pomocných prostředků a přídavných prostředků, používá cl) cyklických polydimethylsiloxanů s rozsahem molekulové hmotnosti 222 až 740 v množství od 0,01 do 5,0 % hmot., vztaženo na celkovou hmotnost složek a) a b).
- 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se složka cl) přidává k polyisokyanátové složcé a) před výrobou reakční směsi.
- 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se složka cl) přidává ke složce b) před výrobou reakční směsi.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3727880A DE3727880C1 (de) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | Verfahren zur Verfestigung von geologischen Formationen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS570488A2 CS570488A2 (en) | 1990-08-14 |
CS274472B2 true CS274472B2 (en) | 1991-04-11 |
Family
ID=6334173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS570488A CS274472B2 (en) | 1987-08-21 | 1988-08-19 | Method of geological formations consolidation |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4965292A (cs) |
EP (1) | EP0303950B1 (cs) |
JP (1) | JPH0674422B2 (cs) |
AT (1) | ATE84808T1 (cs) |
AU (1) | AU601073B2 (cs) |
BR (1) | BR8804259A (cs) |
CA (1) | CA1317449C (cs) |
CS (1) | CS274472B2 (cs) |
DE (2) | DE3727880C1 (cs) |
ES (1) | ES2039014T3 (cs) |
HU (1) | HUT49922A (cs) |
PL (1) | PL158287B1 (cs) |
ZA (1) | ZA886154B (cs) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2536638B2 (ja) * | 1989-11-10 | 1996-09-18 | 鹿島建設株式会社 | 地盤改良工法 |
US5436396A (en) * | 1992-06-22 | 1995-07-25 | Sandvik Rock Tools, Inc. | Stabilizing compositions and methods for stabilizing subterranean formations |
DE4312231C2 (de) * | 1993-04-14 | 2002-01-31 | Bilfinger Berger Bau | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flächigen Bauelementen im Boden |
GB2332221A (en) | 1997-12-13 | 1999-06-16 | Sofitech Nv | Stabilising clayey formations |
GB2363810B (en) * | 2000-06-21 | 2003-03-26 | Sofitech Nv | Processes for treating subterranean formations |
DE10114651C1 (de) * | 2001-03-24 | 2002-05-08 | Carbotech Fosroc Gmbh | Verfahren zum Verfestigen von geologischen Formationen |
DE102006003033A1 (de) * | 2006-01-20 | 2007-08-02 | Bayer Materialscience Ag | Schotterkörper sowie Verfahren zur Herstellung von Schotterkörpern |
US9469798B1 (en) | 2009-09-10 | 2016-10-18 | Line-X Llc | Mine seal |
RU2463316C2 (ru) * | 2010-07-02 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"(ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Способ получения полисилоксануретана |
US10000686B2 (en) | 2013-12-18 | 2018-06-19 | Covestro Llc | Methods for treating a well bore within an underground formation |
CN113818879B (zh) * | 2021-08-09 | 2024-05-24 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 一种破裂煤柱加固与防火方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3061556A (en) * | 1959-08-20 | 1962-10-30 | Mobay Chemical Corp | Preparation of cellular polyurethane plastics |
GB885762A (en) * | 1959-11-05 | 1961-12-28 | Peute Chemie G M B H Chem Fab | Process for consolidating the surface of permeable mineral material and rendering it impermeable |
DE2246400A1 (de) * | 1972-09-21 | 1974-04-11 | Wacker Chemie Gmbh | Verfahren zur herstellung von polyurethanschaumstoffen |
US4114382A (en) * | 1974-07-26 | 1978-09-19 | Bayer Aktiengesellschaft | Process for the consolidation of geological formations and loosened rock and earth masses |
DE2448958A1 (de) * | 1974-10-15 | 1976-04-22 | Bergwerksverband Gmbh | Wasserunempfindliches system, insbesondere zum abdichten und verfestigen wasserfuehrender geologischer formationen |
JPS5524454B2 (cs) * | 1975-03-15 | 1980-06-28 | ||
DE2623346C2 (de) * | 1976-05-25 | 1978-07-13 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zum Verfestigen von geologischen Formationen und Zweikammer-Patrone |
US4454252A (en) * | 1981-03-02 | 1984-06-12 | Bergwerksverband Gmbh | Process of sealing and strengthening water-bearing geological formations by means of polyurethane-resin-forming compositions |
DE3139395C2 (de) * | 1981-10-03 | 1984-09-13 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zum Verfestigen von geologischen Gesteins-, Erd- und Kohleformationen |
JPS604551A (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-11 | Takeda Chem Ind Ltd | 揺変性ポリウレタン樹脂組成物 |
US4554295A (en) * | 1983-07-13 | 1985-11-19 | Eastern Foam Products, Inc. | Method for preparing flexible polyurethane foams from polymer/polyols and improved polyurethane foam product |
DE3502997A1 (de) * | 1985-01-30 | 1986-07-31 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren zur verfestigung von geologischen formationen |
US4760098A (en) * | 1985-07-12 | 1988-07-26 | Alexander Miutel | Low density foams |
DE3532387A1 (de) * | 1985-09-11 | 1987-04-23 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur verfestigung geologischer formationen |
US4686240A (en) * | 1985-10-25 | 1987-08-11 | Union Carbide Corporation | Process for producing polyurethane foams using foam modifiers |
US4855379A (en) * | 1988-03-08 | 1989-08-08 | Union Carbide Corporation | Silicone surfactants containing cyclic siloxane pendants |
-
1987
- 1987-08-21 DE DE3727880A patent/DE3727880C1/de not_active Expired
-
1988
- 1988-08-10 DE DE8888112964T patent/DE3877655D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-10 EP EP88112964A patent/EP0303950B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-10 ES ES198888112964T patent/ES2039014T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-10 AT AT88112964T patent/ATE84808T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-08-16 CA CA000574880A patent/CA1317449C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-19 JP JP63204925A patent/JPH0674422B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-19 CS CS570488A patent/CS274472B2/cs unknown
- 1988-08-19 HU HU884412A patent/HUT49922A/hu unknown
- 1988-08-19 PL PL1988274317A patent/PL158287B1/pl unknown
- 1988-08-19 ZA ZA886154A patent/ZA886154B/xx unknown
- 1988-08-22 AU AU21477/88A patent/AU601073B2/en not_active Ceased
- 1988-08-22 BR BR8804259A patent/BR8804259A/pt not_active Application Discontinuation
-
1989
- 1989-11-17 US US07/438,903 patent/US4965292A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2039014T3 (es) | 1993-08-16 |
EP0303950B1 (de) | 1993-01-20 |
EP0303950A3 (en) | 1989-10-11 |
HUT49922A (en) | 1989-11-28 |
JPH0674422B2 (ja) | 1994-09-21 |
DE3727880C1 (de) | 1989-01-19 |
ZA886154B (en) | 1989-05-30 |
AU2147788A (en) | 1989-02-23 |
DE3877655D1 (de) | 1993-03-04 |
AU601073B2 (en) | 1990-08-30 |
CA1317449C (en) | 1993-05-11 |
US4965292A (en) | 1990-10-23 |
JPS6470583A (en) | 1989-03-16 |
BR8804259A (pt) | 1989-03-14 |
CS570488A2 (en) | 1990-08-14 |
ATE84808T1 (de) | 1993-02-15 |
PL158287B1 (en) | 1992-08-31 |
PL274317A1 (en) | 1989-04-03 |
EP0303950A2 (de) | 1989-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1260254A (en) | Process for strengthening geological formations | |
US4114382A (en) | Process for the consolidation of geological formations and loosened rock and earth masses | |
US4475847A (en) | Process for consolidation and sealing of geological formations and artificial beds of rock, earth, and coal | |
CA1138329A (en) | Process for consolidating and sealing off geological and artificially deposited rock and earth formations | |
CA1260253A (en) | Method of strengthening geological formations | |
CA1268935A (en) | Process for strengthening and sealing geological formations | |
US20060293488A1 (en) | Polyurethane composition containing a property-enhancing agent | |
US4669919A (en) | Process for consolidation and sealing coal and/or rock, soil and brick formations in mining, tunnelling and construction | |
CS274472B2 (en) | Method of geological formations consolidation | |
US5560736A (en) | Process for sealing out water leakage from geological rock formations | |
AU616266B2 (en) | Process for strengthening geological formations | |
CA1074092A (en) | Process for the consolidation of geological formations | |
USRE31946E (en) | Process for consolidating and sealing off geological and artificially deposited rock and earth formations | |
JPH04102615A (ja) | 岩盤固結安定化工法 | |
PL193085B1 (pl) | Sposób umacniania formacji geologicznych | |
DE3726880C1 (cs) |