CS277392B6

CS277392B6 - Process of consolidating and sealing geological and artificially formed rock and earth formations

Info

Publication number: CS277392B6
Application number: CS801131A
Authority: CS
Inventors: Frank Dr Meyer; Hans Dr Mehesch; Rolf Dr Kubens; Martin Winkelmann
Original assignee: Bergwerksverband Gmbh; Bayer Ag
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1980-02-19
Publication date: 1993-03-17
Also published as: US4307980A; MX153645A; RO80799A; DE2908746A1; AU543498B2; PL126157B1; HU193141B; SU1190995A3; ZA80518B; CA1138329A; RO80799B; JPS55160079A; CS113180A3; DE2908746C2; AU5559580A; BR8001314A; PL222447A1

Description

Vynález se týká způsobu zpevňování a utěsňování geologických a uměle nasypaných horninových a zemních útvarů.

Dosavadní stav techniky

Při hlubinném dobývání uhlí se zpevňování a utěsňování geologických i uměle nasypaných útvarů z hornin a zeminy provádí ve velké míře pomocí polyurethanových systémů, jak je popsáno například v časopise Glúckauf 1968, str. 666 až 670, Gluckauf 1977, str. 707 áž 711, Bergbau 1977, str. 124 až 129 a v německých patentových spisech č. 1 758 185 a 1 784 458.

Dvousložkové polyurethanové systémy se obecně vpravují do útvarů, které se mají zpevnit,pod tlakem. Výchozími látkami těchto soustav jsou obecně běžné polyisokyanáty a polyoly s molekulovou hmotností 400 až 600 a s hydroxylovým číslem 350 až 400. Podle německého patentového spisu č. 2 436 029 se polyolům tohoto typu propůjčuje pružnost pomocí polyolů s hydroxylovým číslem 50 až 90 a s molekulovou hmotností 2 000 až 35 000.

Možnost použití polyurethanů je omezena ve skalních útvarech, kterými proniká vody, poněvadž voda ničí polyisokyanátu a porušuje tedy značně stechiometrické poměry reakčních složek. Kromě toho voda a polyisokyanáty reagují přednostně za vzniku polymočovin, které nepřiléhají k prasklinám a trhlinám v hornině. Vždy se poukazuje na to, že při zpevňovacích pracích s použitím polyurethanů se musí vody odstraňovat z těch oblastí horniny, které se mají zpevnit, jak to uvádí například časopis Gluckauf 1972, str. 10 až 13.

Jednou ze zásadních nevýhod použití polyurethanů v uhelných dolech je skutečnost, že ztuhlý produkt se snadno vznítí. Když je v trhlinách v uhlí umístěno větší množství ztuhlých polyurethanů, je nebezpečí, že oheň vzniklý samozápalem uhlí se rozšíří právě přes polyurethany. Z tohoto důvodu byly prováděny pokusy, jak odstranit nevýhody polyurethanů a použít systémy, které jsou prakticky nehořlavé a dají se aplikovat ve vodné formě, takže zpevňování lze provádět i ve vlhkých nebo mokrých útvarech.

Byly např. prováděny rozsáhlé pokusy s vodnými roztoky formaldehydu a močoviny. Při použití těchto látek však nebylo dosaženo dostatečného zpevnění, poněvadž vznikající produkty se při tuhnutí silně smršůují.

Rovněž se prováděly pokusy s použitím roztoku vodního skla ke zpevňování. Tvrdnutí roztoku vodního skla vyžaduje přidávání tvrdidel. K tomuto účelu se používá kyselin a látek, z nichž vznikají kyseliny jako kyselina fosforečná, kyselina sulfonová, estery, např. triacetát glycerolu, ethylacetát a jiné organické látky, např. formamid a glyoxal. Jako tvrdidel bylo rovněž použito chloridu vápenatého, síranu hlinitého, chloridu hořečnatého, síranu hořečnatého, chloridu hlinitého a silikofluoridů.

Třebaže lze těmito postupy do jisté míry zpevnit poměrně hrubý písek a štěrk, např. za účelem zpevnění staveniště, nelze dosáhnout vysokého stupně zpevnění, poněvadž tuhnutí vodního skla je doprovázeno značným objemovým smrštěním, takže vzniklá masa se oddělí od povrchu trhlin a prasklin.

Účelem vynálezu je vypracovat způsob zpevňování a utěsňování geologických i uměle nasypaných formací tak, aby odstraňoval dosavadní nevýhody a aby se jím dosahovalo dostatečné pevnosti zpevněného útvaru, přičemž zpevňování má být proveditelné i ve vlhkém prostředí a zpevňující látka má být nehořlavá.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu zpevňování a utěsňování geologických a uměle sypaných horninových a zemních útvarů a uhlí podle vynálezu spočívá v tom, že se roztok vodního skla smíchá s polyisokyanátem s alespoň dvěma isokyanátovými skupinami v molekule, zejména s produktem fosgenace kondenzačního produktu vzniklého kondenzací anilinu s formaldehydem, v hmotnostním poměru polyisokyanátu k roztoku vodního skla v rozmezí od 75:25 do 15:85, zejména od 60:40 do 25:75, a vzniklá emulze se nechá ztuhnout v útvaru určeném ke zpevnění.

Tuhá hmota, která přitom vznikne, má vynikající adhezi jak k suchým, tak i k mokrým geologickým útvarům, zejména proto, že smrštění, ke kterému normálně dochází, když roztoky vodního skla tuhnou bez přísady polyisokyanátů, vůbec nenastává a vazby se naopak zpevňuje určitým vzrůstem objemu při tuhnutí. Obzvláštní výhodou způsobu podle vynálezu při aplikaci v uhelných dolech je skutečnost, že ztuhlá zpevňující látka je nehořlavá a vznikající hmota v trhlinách a štěrbinách má velkou pevnost, která je velmi výhodná pro stabilizaci útvaru.

Neočekávaně bylo rovněž zjištěno, že ztuhlá směsná hmota má dobrou adhezi i k mastnému uhlí, jako je uhlí s poměrně vysokým obsahem živice, takže způsobem podle vynálezu lze dosáhnout vynikajícího zpevnění při jakémkoli typu uhlí.

Polyisokyanáty používané při způsobu podle vynálezu mohou být vpodstatě jakékoliv organické polyisokyanáty obsahující alifaticky, cykloalifaticky, aralifaticky, aromaticky nebo heterocyklicky vázané polyisokyanátové skupiny, jako jsou sloučeniny popsané W. Siefkenem v příručce Justus Liebigs Annalen der Chemie 562, str. 75 až 136; výhodné je však použití polyisokyanátů s aromaticky vázanými polyisokyanátovými skupinami, které se běžně používají v chemii polyurethanů a jsou kapalné při teplotě místnosti. Příkladem těchto polyisokyanátů je 2,4-diisokyanatotoluen, 2,6-diisokyanatotoluen a všechny směsi těchto isomerů, dále polyphenyl-polymethylenpolyisokyanáty, které lze připravit kondenzací anilinu a íormaldehydů a následující fosgenací, deriváty těchto polyisokyanátů, které obsahují karbodiimidové skupiny, biuretové skupiny, urethanové skupiny nebo allofanátové skupiny a jsou kapalné při teplotě místnosti. Zejména se dává přednost směsi polyisokyanátů, která byla připravena fosgenací kondenzačního produktu anilinu a formaldehydu, je kapalná při teplotě místnosti, a jejím reakčním produktům obsahujícím osokyanát, které byly připraveny reakcí se subekvivalentními množstvími (molární poměr NCO/OH od 1:0,05 do 1:0,3) vícemocných alkoholů s moCS 277392 B6 lekulovou hmotností od 62 do 3 000, zejména reakcí s polyoly, jejichž molekulová hmotnost leží v rozmezí 134 až 3 000 a které obsahují etherové skupiny.

Pod pojmem roztoky vodního skla se rozumějí roztoky křemičitanu sodného a/nebo křemičitanu draselného ve vodě. Rovněž lze použít surových komerčních produktů, které případně obsahují křemičitan vápenatý, křemičitan hořečnatý, boritany a hlinitany. Molární poměr SiO₂:M₂O, kde M je kov, mohou ležet v rozmezí od

0,51 až 4:1. Dává se přednost užití roztoku vodního skla, kde poměr SiO₂:M₂O leží v rozmezí od 1:1 do 2,5:1. Koncentrace roztoků vodního skla může být v rozmezí 25 až 55 hmot. %, výhodně 40 až 50 hmot. %.

Hmotnostní poměr polyisokyanátu k vodnímu sklu ve vznikající směsi může kolísat v širokém rozmezí, např. od 75:25 do 15:85. Dává se přednost použití hmotnostního poměru polyisokyanátu k vodnímu sklu v rozmezí od 60:40 do 25:75.

Příprava směsi polyisokyanátů a roztoku vodního skla je velice jednoduchá. Stačí promíchat důkladně obě kapaliny, např. ručním mícháním nebo míchacími lopatkami nebo motorovými míchacími zařízeními. Emulze lze rovněž připravit v míchacích a dávkovačích zařízeních; v tomto případě se obě kapaliny přivádějí do průtočného míchadla dávkovacími čerpadly. Dávkovači čerpadla mohou být zubová, pístová nebo membránová. Průtočné míchačky mohou být např. tvořeny míchacími komorami s poháněnými lopatkami nebo statickými míchacími zařízeními, např. troubami a různě umístěnými přepážkovými deskami.

Směs se vtlačuje do zpevňovaného útvaru nebo do vrtů útvaru tryskami nebo trubkami. Vrty mají být uzavřeny okamžitě potom, co do nich byla směs vtlačena, poněvadž gelování a následující tuhnutí směsi začíná již po 30 až 60 s. Má-li se směs vtlačit pod tlakem do vrtů, vtlačuje se s výhodou přes víka vrtů fungující jako ventily, jak- je např. popsáno v něm. pat. spise č. 2 550 555.

Podle povahy polyisokyanátu, zvoleného způsobu míchání, požadovaného stupně pěnění zužovacího činidla a jeho konzistence může být žádoucí přidat k polyisokyanátu, k roztoku vodního skla nebo ke směsi polyisokyanátu a roztoku vodního skla některé z následujících látek:

Urychlovače, které se běžně používají v chemii polyurethanů a jejichž příkladem jsou organokovové sloučeniny jako je dibutylcíndilaurát a terč. aminy jako je triethylamin. Jejich množství může být až 2 hmot. % v přepočtu na směs polyisokyanátu a roztoku vodního skla.

Další možnou přísadou jsou nadouvadla, např. aceton, methylenchlorid, monofluortrichlormethan, dichlordifluormethan a butan. Množství těchto látek může být až 30 hmot. % v přepočtu na směs polyisokyanátu a roztoku vodního skla.

Dále lze přidávat sloučeniny, které mají alespoň jednu skupinu reaktivní vůči polyisokyanátu. Tyto sloučeniny se obecně přidávají k reakční směsi v množství až 30 hmot. % v přepočtu na roztok vodního skla. Lze použít organických polyaminů jako je ethylendiamin, diethylentriamin, triethylentetramin, 4,4’-diaminodiphenylmethan nebo 2,4'-diaminotoluen, dává- se však přednost organickým sloučeninám, které mají hydroxylové skupiny alkoholického typu. Tyto sloučeniny zahrnují jednomocné i vícemocné, s výhodou vícemocné alkoholy s molekulovou hmotností v rozmezí 32 až 200, s výhodou 62 až 200, nebo běžné polyhydroxylové sloučeniny s vysokou molekulovou hmotností od 200 do 5 000, s výhodou od 200 do 1 000, používané běžně v průmyslu polyurethanů, např. známé polyhydroxy-polyestery nebo polyhydroxy-polyethery. Příkladem vhodných nízkomolekulárních alkoholů je methanol, ethanol, propanol, ethylenglykol, diethylenglykol, triethylenglykol, glycerol a trimethylolpropan. Příkladem poměrně vysokomolekulárních alkoholů jsou polyestery dikarboxylových kyselin jako je kyselina ftalová, adipová, hexahydroftalová, tetrahydroftalová a/nebo maleová a shora uvedených jednoduchých alkoholů, nebo pólyetherifikované polyoly, které lze např. připravit alkoxylací, zejména chemickou adicí propylenoxidu a/nebo ethylenoxidu k nízkomolekulárním výchozím látkám. Voda a např. zmíněné nízkomolekulární aminy nebo alkoholy, které mají alespoň dva aktivní atomy, vodíku, tvoří vhodné výchozí látky.

Obzvláště výhodné alkoholy jsou polyetherované polyoly s hydroxylovým číslem v rozmezí 50 až 600. Alkoholy mohou být přidány buď do roztoku vodního skla nebo do polyisokyanátu nebo jako třetí složka do směsi polyisokyanátu a vodního skla. Směsi, které obsahovaly shora uvedené sloučeniny jako přísadu, měly až dosud nejvyšší zpevňovací účinek a představují proto obzvláště výhodné provedení vynálezu.

Dále lze přidávat emulgátory, to znamená produkty reakce stearylaminu a ethylenoxidu, polyether-estery kyseliny abietové nebo olejové a ehtylenoxidu, polyglykolethery mastných alkoholů, polyglykolethery alkylfenolů, emulgátory na bázi vodního skla např. Tegosivin, amfogensidy, např. Tego-Betain 27 a dimethylaminoxidu alkylamidů mastných kyselin, např. aminoxid WS 25. Tyto emulgátory podporují zejména emulgaci sloučenin uvedených ve třetím sloupci, to znamená sloučenin alespoň s jednou polyisokyanátovou reakční skupinou, ve vodním skle, a tedy úplné promíchání všech složek směsi. Emulgátory se obecně přidávají v množství až 15 hmot. % v přepočtu na polyisokyanát a vodní sklo.

Další možnou přísadou jsou thixotropní látky jako je práškový azbest nebo jiné povrchově aktivní přísady samotné nebo smíchané se zmíněnými emulgátory. Tato thixotropní činidla jsou zejména vhodná, použije-li se směsí vodního skla a sloučenin uvedených ve třetím sloupci, to znamená obsahujících alespoň jednu polyisokyanátovou reaktivní skupinu. Thixotropní činidla umožňují, že emulze zůstávají stabilní po značnou dobu, takže dvousložkové systémy, sestávající z dávky roztoku vodního skla a přísad uvedených v 1 až 4 odstavci, a dávky polyisokyanátů, lze smíchat přímo na místě spotřeby. Thixotropní činidla se přidávají v množství až do 5 hmot. % v přepočtu na směs polyisokyanátu a roztoku vodního skla.

Konečně další možnou přísadou jsou stabilizátory pěny, v množství až 4 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost směsi polyisokyanátu s roztokem vodního skla.

Každou z uvedených přísad lze předávat buď samotnou nebo v kombinaci s ostatními buď do směsi nebo k jednotlivým složkám před smícháním.

Do vrtů vyvrtaných ve zpevňované hornině lze zavádět několikakomorové patrony, které obsahují polyisokyanát, roztok vodního skla a případně uvedené přísady v oddělených nádobách. Po mechanickém zničení patron a po promíchání kapalného obsahu, např. rotující dřevěnou nebo kovovou tyčí nebo lopatkovým míchadlem vnikne tuhnoucí pěnící směs svým vlastním pěnícím tlakem do útvarů, které se mají zpevnit a utěsnit, a současně dokonale vyplní vrt.

Souhrn příkladů směsí, kterých lze použít, a praktických aplikací způsobu podle vynálezu, je uveden v následující tabulce a příkladech.

Jednotlivé položky mají tento význam:

MDI polyisokyanát připravený fosgenací produktu kondenzace formaldehydu a anilinu, obsahující více než 50 % diisokyanatodifenylmethanu a mající obsah isokyanátu rovný 31 % a viskozitu 95 mPa při teplotě 25 C

Urychlovač dibutylcíndilaurát

Polyol 1 polyetherifikovaný polyol připravený z trimethylolpropanu a propylenoxidu, mající hydroxylové číslo 370 a viskozitu 700 mPa při teplotě 25 °C

Polyol 2 polyetherifikovaný polyol připravený z 1,2-propylenglykolu a propylenoxidu, hydroxylové číslo 59 a viskozita 410 mPa při teplotě 25 °C

Emulgátor komerční polyglykolether alkylfenolu (Akyporox NP 105, Chemy, Emmerich)

Práškový asbest (Silodex 24)

Stabilizátor komerční polyetherifikovaný polysiloxanový stabilizátor (Stabilizer SJ, Bayer AG)

Tabulka

%	Složka A	Složka B	Hmot.poměr vod.skla k isokyanátu	Mol. poměr SiO₂:Na₂0
42,0 10,5	1. ) 80 g vodního skla 44% 20 g polyolu 1	90,4g MDI 47,5 %	80 : 90	2 : 1
33,0 8,3 0,7 8,3	2. ) 40 g vodního skla 44% 10 g polyolu 1 0,9 g urychlovače 10 g nadouvadla	60 g MDI 49,6 %	40 : 60	2 : 1
45.4 11.4 0,3 0,3	3. ) 80 g vodního skla 44% 20 g polyolu 1 0,6 g urychlovače 0,5 g stabilizátoru	75 g MDI 42,6 %	80 : 75	0,5 : 1
59,2 19,7 1,3	4.) 75 g vodního skla 44% 25 g polyolu 1 1.6 g urychlovače	25 g MDI 19,7 %	75 : 25	2 : 1
42,6 8,0 2,7 1,1	5. ) 80 g vodního skla 50% 15 g polyolu 1 5 g polyolu 2 2 g urychlovače	86 g MDI 45,7 %	80 : 86	.2:1
41,0 24,6	6.) 50 g vodního skla 28% 30 g polyolu 1	40 g MDI 32,8 %	50 : 40	4 : 1
23,5 5,9	7. ) 25 g vodního skla 44% 6,25 g polyolu 1	75 g MDI 70,6 %	25 : 75	2 : 1
33,1 26,6 6,6 0,3	8. ) 50 g vodního skla 28% 40 g polyolu 1 10 g polyolu 2 0,5 g urychlovače	50 g MDI 33,2 %	50 : 50	2 : 1
43,7 10,9 5,5 0,5	9.) 80 g vodního skla 44% 20 g polyolu 1 10 g polyolu 2 1 g urychlovače	72 g MDI 39,3 %	80 : 72	1 : 1

Pokračování

%	Složka A	Složka B	Hmot.poměr vod.skla k isokyanátu	Mol.poměr S1O2·
67,3 7,6 23,7 0,4	10. ) 90 g vodního skla 44% 10 g polyolů 1 30 g nadouvadlo 0,6 g urychlovače	90 g MDI 67,3 %	90 : 90	2 : 1
52,2 13,0 0,2 0,7 0/7	11. ) 80 g vodního skla 44% 20 g polyolů 1 0,3 g urychlovače 1,0 g emulgátoru 1,0 g prášk. asbestu	51 g MDI 33,3 %	80 : 51	2 : 1
41,4 7,8 2,6 0,2 0,5 0,5	12. ) 80 g vodního skla 44% 15 g polyolů 1 5 g polyolů 2 0,3 g urychlovače 1,0 g emulgátoru 1,0 g prášk. asbestu 1,0 g stabilizátoru	90 g MDI 46,6 %	80 : 90	2 : 1

Vodní sklo použité v následujících příkladech byl 44 hmot. %ní vodný roztok křemičitanu sodného s poměrem SiO:NaO = 2:1. Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Ve sloji průměrné tloušťky 4 m a sklonu 0 až 10° se uhelná stěna skláněla o 3,5 m. to mělo za následek pokles stropu do 7 m výšky v délce 30 m. Do uhelné stěny byly vyvrtány v 7 m odstupech vrty délky 4,5 m a průměru 45 mm. Zpevňovací činidlo sestávalo ze složky A tvořené vodním sklem a složky B tvořené MDI.

Složky A a B smíchané v hmotnostním poměru 1:1 byly vtlačeny pod tlakem do vrtů těsněním pomocí dvousložkového míchacího a tlakového zařízení, takže do každého vrtu bylo umístěno 120 kg směsi složky A a B.

Po 5 hodinách byla zpevněná zóna těžena pomocí důlního kombajnu. Bylo zjištěno, že plochy mezer a trhlin v uhlí byly spojeny zpevňovacím činidlem a že bylo dosaženo uspokojivého zpevňovací ho účinku. Uhelná stěna se svažovala pouze nepatrně a normální těžba mohla pokračovat.

Příklad 2

Ve stejné uhelné stěně, kde bylo prováděno zpevňování v příkladě 1, se pokračovalo se zpevňovacími pracemi v ohroženém místě, a ke zpevňovacímu činidlu byl přidán polyol. Zpevňovací činidlo sestávalo z těchto složek:

Složka A: směs 80 hmot. dílů vodního skla 20 hmot. dílů. polyolu 1 a

0,3 hmot. dílů urychlovače

45,17 %

12,3 %

0,2 % 43,4%

Složka A byla připravena smícháním jednotlivých částí pomocí mechanického míchadla bezprostředně před injektáží. Vzniklá emulze zůstala stabilní několik hodin.

Složka B: MDI

Uhelná stěna byla zpevněna podobně jako v příkladu 1. Složky A a B byly použity v hmotnostním poměru 1,3 : 1. Zpevňovací účinek byl úplný. Svažování uhelné stěny bylo úplně odstraněno. Příklad 3

Při práci v uhelné sloji o tlouštce o 1,3 m a sklonu 0 až 59° měla být zpevněna stěna střední chodby. Strop sestával z tuhé vrstevnaté hlíny a počva z pískovce. Strop na koncích chodby ukazoval značné známky rozpojení horniny po délce 1,2 až 2 m, měřeno ve směru sklonu. Byly zjištěny trhliny široké až 2 cm. Ke zpevnění byly vyvrtány 60 cm nad slojí vrty hloubky 2,5 m a průměru 45 mm. Rozteč vrtů podél stěny hlavní chodby byla 2,5 až 3 m. V první fázi byly vyvrtány čtyři vrty.

Ke zpevnění bylo použito tohoto činidla :

Složka A směs 90 hmot. dílů vodního skla, 10 hmot. dílů polyolu 2 a hmot. dílů urychlovače

53.7 % 6,0 % 0,6 %

39.8 %

Složka B : MDI kg směsi A a B v hmotnostním poměru 1,5:1 byla vtlačena do prvního vrtu tlakovým zařízením. Do druhého vrtu bylo vtlačeno 260 kg, do třetího vrtu 350 kg a do čtvrtého vrtu 129 kg směsi. Zpevnění bylo tak uspokojivé, že na konci stěny nedošlo ke vzniku trhlin.

Vzorky horniny odebrané ze zlomové zóny ukázaly, že trhliny a štěrbiny v hornině byly úplně vyplněny a dokonale utěsněny ztuhlou pěnou složek A a B.

Příklad 4

V ustupující stěně měl být koncový úsek této stěny zpevněn v místě až 15 m před uhelnou stěnou polyurethanem. Poněvadž v této oblasti byly vrstvy horniny velmi mokré a protože štěrbiny

Složka B a trhliny byly vyplněny vodou, nemohlo být dosaženo dostatečného zpevňovacího účinku pomocí běžných polyurethanových systémů. Do stropu 5 m se vzestupným úhlem 10°. Do těchto vrtů bylo vtlačeno celkem 1 000 kg následující směsi:

Složka A

směs 80 hmot. dílů vodního skla	34,0 %
10 hmot. dílů polyolu 1	4,2 %
10 hmot. dílů polyolu 2	4,2 %
5 hmot. dílů emulgátoru	2,1 %
1 hmot. díl urychlovače	0,4 %
1 hmot. díl práškového azbestu	0,4 %

MDI

54,7%

Hmotnostní poměr složek A a B byl 1:1,2.

Při přechodu zpevněnou zónou v chodbě bylo zjištěno, že strop je úplně prost trhlin, které byly patrné v nezpevněné zóně.

Příklad 5

Když byla vykopána zemina na staveništi pro podzemní dráhu, do prostoru tunelu se vyvalila podzemní voda a tekoucí písek průlomem vysokým 15 m a širokým 0,7 m. Pokusy o zpevnění tekoucího písku injektováním cementu nebo vodního skla do stěn nepřinesly žádné výsledky. Potom bylo injektážními tryskami vsunutými do tekoucího písku injektována následující směs vodního skla a polyisokyanátu:

Složka A:	směs 80 hmot. dílů vodního skla 1 hmot. díl urychlovače	44,2 0,6
Složka B:	produkt reakce 90 hmot. dílů MDI a polypropylenglykolu s hydroxylovým číslem 56	49,2 5,5

Hmotnostní poměr složek A a B byl 1:1.

Celkové množství 100 kg této směsi bylo injektováno do průlomu injektážní tryskou. Tekoucí písek byl zpevněn už po 15 min. Potom byla do tekoucího písku do hloubky 1300 mm vražena další injektážní tryska pod první trysku. Touto druhou tryskou bylo vtlačeno 70 kg směsi složek A a B pod tlakem 50 barů. Tato přídavná injekce umožnila, že stěna v zóně zpevněné injekcí byla utěsněna proti vodě a tekoucímu písku. Na vzorcích zpevněného tekoucího písku byla zjištěna pevnost 12 kg/cm².

Příklad 6

Ve sloji průměrné tloušťky 2,80 m se sklonem 5° se uhelná stěna naklonila o 3,5 m v délce 40 m, měřeno od přívodní chodby. To způsobilo pokles stropu, který velice nepříznivě ovlivnil dobývání z uhelné stěny. Vyrubané prostory musely být podepřeny dřevěnými stojkami. Těžba stěny v těchto zónách se musela provádět ručně.

f.

V kritické oblasti byly vyvrtány do uhelné stěny vrty o průměru 50 mm se sklonem asi 10°, a to ve vzájemných vzdálenostech

1,5 m a asi 0,5 m pod stropem. Do každého vrtu bylo vloženo šest dvoukomorových patron z polyethylenu. Vnitřní komora patrony obsahovala polyisokyanát a vnější komora obsahovala složku tohoto složení:

90 g vodního skla 10 g polyolu 1	14,9 % 5,0 %
0,6	g urychlovače -
	dibutylcíndilaurát	0,3 %	49,8 %

Patrona obsahovala složky v hmotnostním poměru 1:1. Patrony byly zničeny ve vrtech pomocí obdélníkových dřevěných hřebů s hranou 32 mm. Složky byly důkladně promíchány otáčením dřevěných hřebů a vrty pak byly utěsněny zátkou. Když byla stěna rubána za 2,5 hodiny po zpevnění, bylo zjištěno, že její sklánění bylo odstraněno následkem zpevnění.

Příklad 7

Bylo použito patrony ve formě skleněné trubky o délce 60. cm, vnitřním průměru 2,6 cm a tlouštce stěny 1 mm. Trubka byla vyplněna 200 g následující směsi:

160 g vodního skla 53,0 % g polyolu 1 13,2 % 33,8 %

Trubka obsahovala další zatavenou skleněnou trubičku o délce 59 cm, vnitřním průměru 1,6 cm a tlouštce stěny 1 mm jako vnitřní patronu. Tato vnitřní patrona byla naplněna množstvím 102 g polyisokyanátové směsi typu difenylmethanu s viskozitou 100 mPa s/25 “C a s obsahem isokyanátu 32 hmot. %.

Patrona utěsněná plastickým víčkem byla . vložena do vrtu o průměru 30 mm. Do vrtu byla pak vsunuta tyč o průměru 24 mm a otáčela se rychlostí 350 ot/min. Patrona se tím rozdrtila a složky byly důkladně promíchány. Spojení vzniklo po délce 110 cm. Tyč byla vytažena po 30 min., přičemž k jejímu vytažení byla potřebí síla 24 t.

Claims

1. Způsob zpevňování a utěsňování geologických a uměle nasypaných horninových a zemních útvarů a uhlí pomocí roztoku vodního skla, vyznačující se tím, že se roztok vodního skla smíchá s polyisokyanátem s alespoň dvěma isokyanátovými skupinami v molekule, zejména s produktem fosgenace kondenzačního produktu vzniklého kondenzací anilinu s formaldehydem, v hmotnostním poměru polyisokyanátů k roztoku vodního skla v rozmezí od 75:25 do 15:85, zejména od 60:40 do 25:75, a vzniklá emulze se nechá ztuhnout v útvaru určeném ke zpevnění.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do směsi přidají sloučeniny obsahující alespoň jednu skupinu reaktivní vůči polyisokyanátům, zejména polyetherifikované polyoly s hydroxylovým číslem 50 až 600, v množství do 30 % hmotnosti, vztaženo na množství roztoku vodního skla.

3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se do směsi přimíchají urychlovače využívané v chemii polyurethanů, zejména organokovové sloučeniny, jako je dibutylcíndilaurát, nebo terciární aminy, jako je triethylamin, v množství do 2 % hmotnosti, vztaženo na množství směsi polyisokyanátů s roztokem vodního skla.

4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se do směsi přimíchají nadouvadla, jako je aceton, methylenchlorid, monofluortrichlormethan, dichlordifluormethan a butan, v množství až 30 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost směsi polyisokyanátů s roztokem vodního skla.

5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se do směsi přimíchají emulgátory v množství do 15 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost směsi polyisokyanátů s roztokem vodního skla.

6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se do směsi přidají thixotropní činidla v množství do 5 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost směsi polyisokyanátů s roztokem vodního skla.

7. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se do směsi přimíchají stabilizátory pěny v množství do 4 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost směsi polyisokyanátů s roztokem vodního skla.

8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že se směs zavede vrty nebo injektážními tryskami do geologických útvarů, určených ke zpevnění, pod tlakem.

9. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že se jednotlivé složky směsi, obsažené v několikakomorovém pouzdře v oddělených nádobách, uloží v tomto pouzdře do geologického útvaru určeného ke zpevnění, kde se promíchají za současného zničení pouzdra.