HU193141B

HU193141B - Process for solidificating and insulating clastic geological formations and waste rock piles

Info

Publication number: HU193141B
Application number: HU80520A
Authority: HU
Inventors: Frank Meyer; Hans Mehesch; Rolf Kubens; Martin Winkelmann
Original assignee: Bergwerksverband Gmbh
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1987-08-28
Also published as: DE2908746C2; SU1190995A3; RO80799A; US4307980A; ZA80518B; RO80799B; JPS55160079A; AU5559580A; CA1138329A; CS113180A3; MX153645A; DE2908746A1; PL126157B1; PL222447A1; AU543498B2; BR8001314A; CS277392B6

Description

A találmány tárgya eljárás törmelékes geológiai képződmények és meddőhányók megszilárdítására és szigetelésére vízüveg oldat segítségével.

Ismeretes, hogy ezt a feladatot a szénbányászatban igen széles körben poliuretános módszerrel oldják meg.

[Glückauf, 666-670. oldal (1968);

Glückauf, 707—711. oldal (1977);

Bergbau, 124—129. oldal (1977);

758 185.sz. NSZK-beli szabadalom;

1784 458. sz. NSZK-beli szabadalom.]

A megszilárdítani kívánt képződménybe általában kétkomponensű poliuretán elegyeket juttatnak nyomás alatt. Ezekben az elegyekben a kiindulási komponensek általában poliizocianátok és 400—600 közötti molekulasúlyú, 350—400 hidroxilszámú, többértékü alkoholok. A 2 436 029. számú NSZK-beli szabadalom szerint a többértékü alkoholok hidroxilszáma 50—90 és molekulasúlya 2000— 35 000 lehet.

Poliuratánokat csak abban az esetben lehet felhasználni, ha a kőzetek vizet nem tartalmaznak, mivel a víz lebontja a poliizocianátokat, reakcióba lép a reagensek sztöchiometrikusan arányos részével. Emellett a víz és a poliizocianátok elsősorban polikarbamidok keletkezése közben reagálnak, amelyek a kőzet repedéseiben és réseiben nem tapadnak meg. A poliuretánokkal végzendő szilárdítási munkáknál mindig figyelemmel kell lennünk arra, hogy a vizet távol tartsuk attól a helytől, ahol a munkát végezni kívánjuk. [Glückauf, 10-13. oldal (1972).]

A poliuretánok szénbányászatban való használatának egyetlen veszélye, hogy a megkeményedett termék igen gyúlékony. Ha a szén repedéseibe jelentősebb mennyiségű poliuretánt juttatnak, a szén öngyuladása következtében keletkező tüzet a poliuretán elterjesztheti. Kísérleteket végeztek ezért a poliuretánok hátrányainak megszüntetésére gyakorlatilag nem gyúlékony, vizes kompozíciókkal, amelyek nedves és vizes képződmények megszilárdítására is alkalmasak.

Széleskörű kísérleteket végeztek például vizes formaldehid/karbamid oldatokkal. Kielégítő szilárdítást azonban ezzel a módszerrel nem lehet megvalósítani, mert a kapott termék a keményedés folyamán rideggé válik és zsugorodik.

Kísérleteket végeztek vízüveg oldattal is. A vízüveg megkeményedéséhez keményedést segítő adalékanyagok szükségesek: savak, olyan anyagok, amelyekből savak, pl. foszforsav, kénsav szabadulnak fel; észterek, pl. glicerin-triacetát, etil-acetát és más szerves vegyületek, így pl. formamid és glioxál használhatók ilyen célra. Kalcium-klorid, alumínium-szulfát, magnézium-klorid, magnézium-szulfát, aluminium-klorid és szilíciumfluoridok szintén használhatók keményedést elősegítő adalékanyagként.

Bár aránylag durva homokot és kavicsot is lehet bizonyos mértékig ezzel a módszerrel megszilárdítani, pl. építkezések helyén, nagyobb mértékű szilárdítás azonban nem érhető el, mivel a vízüveg keményedése jelentős térfogatcsökkenéssel társul és így a keletkezett összetett anyag leválik a rések és repedések felületéről.

Szükség volt tehát olyan eljárásra, amely lehetővé teszi törmelékes geológiai képződmények és meddőhányók megszilárdítását és szigetelését, és amely kiküszöböli a leírt, ismert szílárdítási eljárások hátráyait és kielégítő szilárdsági értékeket eredményez úgy, hogy a képződő anyag érzéketlen a nedvességre és nem gyúlékony.

A találmány szerint ezt úgy oldottuk meg, hogy a poliizocianátot és a vízüveget bensőségesen összekevertük és a keletkezett emulziót a szilárdítani kívánt képződményben hagytuk megszilárdulni. A kialakuló szilárd anyag kitűnően tapad mind száraz, mind nedves kőzetekhez, főleg, mivel a zsugorodást — amely normálisan bekövetkezik, ha vízüveg oldat poliizocianát hozzáadása nélkül szilárdul meg — teljesen kiküszöböltük és ehelyett a keményedés során végbemenő térfogatnövekedés követkztében a kötés még erősebbé válik. A szénbányászat szempontjából különösen előnyös, hogy a megkeményedett szilárdítószer nem éghető és a kompozíció, amely a résekben és repedésekben és hasonló helyeken képződik, nagy szilárdságú, ami igen előnyös a képződmény rögzítése szempontjából. Azt tapasztaltuk, hogy az összetett anyag az olajos, aránylag magas bitumentartalmú szénhez is tapad, és így minden fajta szénnél kitűnően alkalmazható.

A találmány szerinti eljárás céljára elvileg bármilyen organikus poliizocianát használható: alifás-, cikloalifás-, aralifás-, aromás-, vagy heterociklusos poliizocianátok pl. azok, amelyeket W. Siefken írt le a »Justus Liebigs Annáién dér Chemie* 562. 75-136. oldalon, de előnyösebb az aromásán kötött poliizocianátocsoportokat tartalmazó, a poliuretán kémiában általánosan használt poliizocianátokiat alkalmazni, amelyek szobahőfokon folyékonyak. Ezek pl. 2,4-diizocianáto-toluol, 2,6-diizocianáto-toluol és ezek izomerjeinek bármilyen keveréke (»TDI«), polifenil-polimetilén-poliizocianátak. amelyek anilin és formaldehid kondenzációjával, majd foszgénezésével állíthatók elő (»MDI«), és ezen poliizocianátok származékai, amelyek karbodiimidocsoportokat, biuretocsoportokat, uretánócsoportot vagy allofanoilcsoportot tartalmaznak, és szobahőfokon folyékonyak. Különösen azok a kombinált poliizocianátok (»MDI«) előnyösek, amelyek anilin és formaldenid kodenzációs termékének foszgénezésével készültek és szobahöfokon folyékonyak, izocianáttartalmú reakciótermékük egyenértékűnél több, 62 és 32 000, előnyösen 134 és 3 000 közötti molekulatömegű, étercsoportot

-2193141 tartalmazó polihidroxi-alkoholokkal való reagáltatás útján nyerhetők [(NCO)OH 1:0,005től 1:0,3-ig].

»Vízüvegoldat«-on nátrium- és/vagy kálium-szilikát vizes oldatát értjük. A kereskedelemben kapható nyerstermék, amely esetleg pl. kalcium-szilikátot, magnézium-szilikátot, bórátokat és aluminátokat tartalmaz, szítén használható. A SiO^MCL (M-fém) mólarány (0,5:1) és (4:1) között változhat. Előnyös (1:1)-(2.5:1) SiC+MíO mólarányú vízűveg oldatokat használni. A vízüveg koncentrációja 25—55 tömeg%, előnyösen 40—50 tömeg% között van.

A képzendő keverékben a poliizocianátokat és a vízüvegoldatot (75:25) és (15:85) közötti tömegarányban vesszük. Előnyösebb a poliizocianátok és vízüvegoldat tömegarányát a 60:40 és 25:75 között tartani.

A poliizocianát és vízüveg keverékének elkészítése egyszerű. Mindössze az szükséges, hogy a két folyadékot homogénre keverjük, pl. kézzel, ikeverölapátot alkalmazva, vagy motoros meghajtású keverőberendezéssel. Az emulziót szokásos keverő és adagoló berendezésben is előállíthatjuk, ilyenkor a két folyadék szállítása egy átfolyó keverön keresztül adagoló szivattyú segítségével történik. Az adagoló szivattyú lehet pl. fogaskerék-szivattyú, dugattyús szivattyú vagy membrán-szivattyú. Az átfolyó keverő lehet pl. forgatott keverővei ellátott keverő rekesz, vagy álló keverő pl. különféleképpen kialakított terelőlemezekkel ellátott cső.

A keveréket a megszilárdítandó képződménybe általában furatokon keresztül cső vagy injektor segítségével juttatjuk be. A furatokat a keverék bejuttatása után azonal el kell zárni, mert a keverék gélesedése és keményedése csak 30—60 másodperc múlva kezdődik meg. Ha a keveréket furatokon keresztül juttatjuk a képződménybe, ajánlatos, ha szelepként működő lyukfedőket alkalmazunk, pl. a 2 550555. sz. NSZK-beli szabadalom szerint.

Attól függően, hogy milyen jellegű a poliizocianát, milyen keverést választunk, a szilárduló anyag milyen mérvű habosodását és konzisztenciáját kívánjuk elérni, ajánlatos lehet a kővetkező adalékanyagokat a poliizocianáthoz vagy a vízüveghez vagy a kettő keverékéhez hozzáadni:

1. Á poliuretán gyártásnál általánosan használt kőtésgyorsítóik — fémorganikus vegyűletek, így pl. a dibutil-ón-dilaurát és tercier aminok, így pl. a trietil-amin —, amelyek mennyisége 2 tömeg%-ig terjedhet a poliizocianát és a vízüveg keverékére számítva.

2. Habosítószerek — pl. aceton, metilén-klorid, monofluor-triklór-metán, difluor-diklór-metán és -bután — amelyek mennyisége 30 tőmeg°/₀-ig terjedhet a poliizocianát és vízüveg keverékére számítva.

3. Legalább egy. a poliizocianátokkal szemben aktív csoportot tartalmazó vegyűletek, amelyek mennyisége általában 30 tömeg%-ig terjedhet a poliizocianát és vízüveg-keverékére számítva. Használhatók szerves poliaminok — így pl etilén-diamin, dietilén-triamin, tri5 etilén-tetramin, 4,4’-diamino-difenil-metán vagy 2,4’-diamino-toluol — is, de olyan szerves vegyűletek alkalmazása előnyös, amelyek alkoholos hidroxilcsoportot tartalmaznak. Ezek lehetnek egy vagy többértékű alkoholok, elö10 nyösen olyan többértékű alkoholok, amelyeknek molekulasúlya 32 és 200, előnyösen 62 és 200 között van, vagy nagy, 200 és 5000, előnyösen 200 és 100 közötti molekulasúlyú polihidroxivegyületek, amelyeket a poliuretán gyártásnál szokásosan használnak, pl. az ismert polihidroxi-poliészterek vagy polihidroxi-poliéterek. Alkalmas kismolekulasúlyú alkoholok pl. a metanol, etanol. propánok etilénglikol, dietilénglikcl, trietilénglikol, gli20 cerin és trimetilol-propán. Alkalmas nagyobb molekulasúlyú alkoholok a dikarbonsav-poliészterek, pl. a ftálsav, adipinsav, hexahidro-ítálsav, tetrahidro-ftáisav, és/vagy maleinsav és a felsorolt egyszerű alkoholok észte25 rei vagy többértékű alkoholok poliéterei, amelyek alkoxilezéssel, azaz propilén-oxid és/ vagy etilén-oxid alkalmazásával nyerhetők. Víz és pl. a feljebb említett kisebb molekulasúlyú aminok és alkoholok, amelyek legalább két aktív hidrogénatomot tartalmaznak, alkalmas kiindulási molakulák.

Különösen előnyös alkoholok az utóbb említett, 50 és 600 közötti hidroxilszámú poliéter-poliolok. Az alkoholokat vagy a vízüveg ³⁵ oldathoz, vagy a poliizocianáthoz vagy a kettő elegyéhez, a harmadik komponensként adjuk. Azok az elegyek, amelyek az előbb említett adalékanyagokat tartalmazzák, mindezideig

4q ^a legjobb szilárdítási értékeket mutatták, és ezért a találmány szerinti eljárásban különösen előnyösen alkalmazhatók.

4. Emulgeálószerek, pl. a sztearil-amin és az etilén-oxid reakcióterméke, abietinsav vagy olajsav és etilén-oxid poliéter-észterei, zsír45 alkoholok poliglikol-éterei, alkilfenol-poliglikol-éterek, vízüveg alapú emulgeálószerek, pl. Tegosivin (a Goldtschmit RT gyártmánya), amfogenzidek pl. Tego-Beatin 27 (a Goldt_5Q schmit RT gyártmánya), zsírsav-amido-alkil-dimetil-amino-oxidok, pl. Aminoxid WS 25 (a Goldtschmit RT gyártmánya). Ezek az emulgeálószerek különösen elősegítik a 3. csoportba tartozó vegyűletek vízüvegben való gg emulgeálását, ezért az összes komponens keveredését elősegítik. Az emulgeálószereket általában 15 tömeg% mennyiségben adják az elegyhez, a poliizocianát és vízüvegoldat együttes mennyiségére számítva.

5. Tixotropizáló szerek — pl. azbesztpor vagy egyébb felületaktív adalékanyagok — önmagukban vagy a 4. csoportban említett emulgeálőszerekkel keverve. Ezeket a tixotropizáló szereket elsősorban akkor használjuk, ha a vízüveget a 3. csoportban említett vegyületek65 kel együtt alkalmazzuk. Ezek lehetségessé te3

-3193141 szik, hogy az emulziók stabilak maradjanak hosszabb ideig, és így a kétkomponensű elegyek, amelyek egyrészt a vízüvegoldatból és az 1-4 csoportba tartozó adalékanyagokból, másrészt a poliizocianátokból állnak, a szilár- 5 dítandó helyen jól kezelhetők. A tixotrópizáló szereket általában 5 tömeg% mennyiségben adjuk az elegyhez a vízüveg és poliizocianát együttes mennyiségére számítva.

Habstabilizáló adalékok pl, a szerves polisziloxánok, amelyek a poliuretán gyártáshoz használatosak, jól ismertek.

Az említett adalékanyagok bármelyike önmagában vagy egymással kombinálva hozzáadható vagy a szilárdítókeverékhez vagy annak egyik komponenséhez az összekeverés előtt.

A poliizocianátot, a vízüvegoldatct és esetleg az 1—6 csoportba tartozó adalékanyagokat különböző rekeszekben tartalmazó többrekeszes patronokat a fentebb említett furatokon keresztül lehet bejuttatni. A patro- 25 nokat mechanikusan szétzúzzuk és a folyadékkcmponenseket fa vagy fém rudacska forgatásával összekeverjük. A keményedő, habzó keverék saját nycmása által behatol a megszilárdítandó és szigetelendő képződ- 30 menybe és egyidejűleg teljesen betölti a furatokat is.

Táblázat

A találmány szerinti eljárásban például a következő táblázatban felsorolt összetételű elegyek használhatók.

A különböző bejegyzések a következőket jelentik:

MDI: olyan poliizocianát, amelyet formaldehid és anilin kondenzációs termékének foszgénezésével nyertünk, amely több mint 50 t% diizocianát-defenil-metánt tartalmaz, izocianát tartalma 31 t%, viszkozitása 25°C-on mPa.s;

Kötésgyorsító: dibutil-ón-dilaurát;

Poliol 1: többértékű alkohol poliétere, amelyet trimetilol-propánból és propilén-oxidból állítunk elő, hidroxilszáma 370, viszkozitása 25°C-on 700 mPa.s;

Poliol 2: többértékű alkohol poliétere, amelyet 1,2-propilén-glikolból és propilén-oxidból nyertünk, hidroxilszáma 59 és viszkozitása 25 °C-on 410 mPas.s;

Emulgeálószer: kereskedelmi alkil-fenol-poliglikol-éter (Akyporox NP 105, Chemy, Emmerich gyártmánya);

Porított azbeszt: kereskedelmi termék (Silodex 24);

Stabilizátor: kereskedelmi polisziloxán-poliéter stabilizálószer (Stabilizer SJ, Bayer AG gyártmánya).

A komponens	B komponens	Vízüveg: izocianát tömegarány	Si0₂:Na0₂mólarány
1. 80 g 44 t%-os vízüveg 20 g poliol 1	90,4 g MDI	80 : 90	2 : 1
2. 40 g 44 tZ-os vízüveg 10 g poliol 1 0,9 g kötésgyorsító 10 g habosítószer	60 g MDI	40 : 60	2 : 1
3. 80 g 44 tZ-os vízüveg 20 g poliol 1 0,6 g kötésgyorsító 0,5 g stabilizátor	75 g MDI	80 : 75	0,5 : 1
4_O 75 g 44 t^-os vízüveg 25 g poliol 1 1,6 g kötésgyorsító	25 g MDI	75 : 25	2 : 1
ς · 80 g 50 t%-os vízüveg 15 g poliol 1 5 g ,poliol 2 2 g kötésgyorsító	'· 1 86 g MDI	80 : 86	2 : 1

-4193141

Táblázat folytatása

	B	komponens	Vízűveg: izocianát tömegarány	SiOj:NaO₂mólarány
A komponens

6. 50 g 28 tZ-os vízüveg
30 g poliol 1 2 g kötésgyorsító 7	40	g MDI	50 : 40	4 : 1
25 g 44 tZ-os vízüveg
6,25 g poliol 1 8. 50 g 28 tZ-os vízüveg 40 g poliol 1	75	g MDI	25 : 72	2 : 1
10 g poliol 2 0,5 g kötésgyorsító q	50	g MDI	50 : 50	2 : 1
80 g 44 tZ-os vízüveg
20 g poliol 1 10 g poliol 2 1 g kötésgyorsító 10. 90 g 44 tZ-os vízüveg 10 g poliol 1	75	g MDI	80 : 72	1 : 1
30 g habosítószer 0,6 g kötésgyorsító 11. 80 g 44 tZ-os vízüveg 20 g poliol 1	90	g MDI	90 : 90	2 : 1
0,3 g kötésgyorsító 1,0 g emulgeálószer 1,0 g porított azbeszt 12. 80 g 44 tZ-os vízüveg 15 g poliol 1	51	g MDI	80 : 51	2 : 1
5 g poliol 2 0,3 kötésgyorsító 1,0 g emulgeálószer 1,0 g porított azbeszt 1,0 g stabilizálószer	90	g MDI	80 : 90	2 : 1

A találmány szerinti eljárást a következő példákon mutatjuk be. A használt vízüveg (SiO2:NaC>2=2:l) 44 t%-os, vizes nátriumszilikát oldat volt.

1. példa

Égy átlagosan 4 m vastagságú, 0—10 fokos dőlésszőgű szénrétegben a szénfal 3,5 m-ig leomlott. Ez több mint 30 m hosszúságban mennyezetomlást okozott. 7 m-es közökben gQ

4,5 m hosszú és 45 mm átmérőjű furatokat mélyítettünk a szénfalba.

A használt szilárdítószer a következőkből állt:

»A« komponens: vízűveg »B« komponens: MDI ⁶⁵

Nyomás alatt, lyukzáró szerkezeten keresztül minden furatba 120 kg keveréket juttattunk, amely az »A« és »B« komponenst 1:1 tömegarányban tartalmazta.

öt órával később a megszilárdított zónában fejtőgéppel és rakodógéppel lehetett dolgozni. Ügy találtuk, hogy a szénben a rések és repedések felülete összeragadt és kielégítő szilárdító hatást értünk el. A szénfal most már csak csekély mértékben pergett és normális termelést lehetett folytatni.

2. példa

Ugyanazon a helyen, ahol az 1. példában leírt vizsgálatok folytak, szilárdítási munkákat folytattunk a károsított zónában, de a 5 szilárdító szerhez »poliol«-t is adtunk. A használt szer a kővetkező komponensekből állt:

»A« komponens: 80 tömegrész vízüveg, tömegrész poliol 1 és 0,3 tőmegrész kötésgyorsító.

Az »A« komponenst közvetlenül a befecskendezés előtt mechanikai keverő segítségével az előbbi összetevőkből állítjuk elő. Az ilyen módon kapott emulzió néhány óra hosszát stabil marad.

»B« komponens: MDI

A szénfal szilárdítását az 1. példában leírtakhoz hasonló módon végeztük. Az »A« és »B« komponens tömegaránya 1,3:1 volt.

A szilárdító hatás teljes volt. A szénfal pergése teljesen megszűnt.

3. példa

Egy 1,3 m vastag, 0—59 fokos dölésszögű szénrétegben a bejárat felőli oldalt kellett megszilárdítani. A mennyezet szilárd réteges agyagból állt, a padozat pedig homokkőből. A mennyezet a fejtés végénél 1,5—2 m hoszszan, a lejtés irányában erősen törmelékesnek látszott, 2 cm széles repedések, képződtek. Szilárdítás előtt 2,5 m mély és 45 mm átmérőjű furatokat mélyítettünk 60 cm-rel a szénréteg fölé. A furatok távolsága a bejárat felőli oldal mentén, 2,5—3 m volt. Első fázisban négy furat készült.

A következő szilárdítószereket használtuk: »A« komponens: 90 tömegrész vízüveg, tömegrész poliol 2 és 1 tömegrész kötésgyersító.

»B« komponens: MDI.

Az első furatba nyomás alatt 90 kg az »A« és »B« komponenst 1,5:1 tömegarányban tartalmazó keveréket juttattunk. A másodikba 260 kg-ot, a harmadikba 350 kg-ot, és a negyedikbe 129 kg-ot juttattunk. Az elért megszilárdítás olyan eredményes volt, hogy semmiféle omlás nem következett be utána.

A fejtésben talált kőzetminták azt mutatták, hogy a kőzetben található repedéseket és réseket teljesen kitölti és szigeteli az »A« és »B« komponensből képződött hab.

4. példa

A frontfejtés végében levő visszahajló felületet 15 m-es térségben a szénfal előtt kellett poliuretánnal megszilárdítani. Mivel ezen a területen a közetréteg igen nedves volt, és a rések és repedések tele voltak vízzel, az ismert poliuretános módszerrel semmi eredményt nem lehetett elérni, 5 m hosszú 10 °-os szögben emelkedő furatokat mélyítettünk a mennyezetbe 5 m-rel a szénfal előtt. A furatokon keresztül 1000 kg következő összetételű keveréket juttattunk be:

»A« komponens: 80 tömegrész vízüveg, töm.egrész poliol 1, tömegrész poliol 2, tömegrész emuigeálószer, 1 tömegrész kötésgyorsító, tömegrész porított azbeszt »B« komponens: MDI.

Az »A< és »B« komponens tömegaránya 1:1,2 volt.

Az alagutban a megszilárdított zónán keresztüljutva, azt tapasztaltuk, hogy a menynyezetomlás, ami a meg nem szilárdított zónában be szokott következni, teljesen megszűnt.

5. példa

Amikor egy metrópálya építésekor az építkezés területén a földet kiásták, talajvíz és folyóshomok árasztotta el az alagutat (5 m magasságban és 0,7 m szélességben). A folyóshomok cementtel vagy vízüveggel való megszilárdítására tett kísérletek eredménytelenek voltak. Vízüveg és poliizocianát következő keverékét juttattuk be injektorok segítségével a folyóshomokba:

»A« komponens: 80 tömegrész vízüveg és 1 tömegrész kötésgyorsító ’ keveréke »B« komponens: 90 tömegrész MDI és tömegrész 56 hidroxilszámú polipropilénglikol reakció terméke

Az »A« és »B« komponensek tömegaránya

1:1 volt.

Ennek a keveréknek 100 kg mennyiségét juttattuk a repedésekbe ínjektor segítségével. A homok csak 15 perc után szilárdult meg. Egy másik injektort az első pont alá 1300 mm mélyen vezettünk a folyóshomokba. 70 kg »A« és »B« komponens-keveréket 50 bar nyomás segítségével juttattunk be. Ez a második injektálás hozta meg azt az eredményt, hogy a fal megszilárdult és a munkaterületet szigeteltük a víztől és a folyóshomoktól. A megszilárdított folyóshomokból vett minták szilárdsága 12 kp/cm² volt.

6. példa

Egy 2,80 m átlagos vastagságú és 5 fokos dőlésszögű szénrétegben a szénfal több mint 40 m hosszan 3,5 m-re leomlott. Ez mennyezetomlást okozott, ami erősen akadályozta a széntermelést. A keletkezett üreget fa-dúcokkal kellett ellátni. Ebben a zónában kézi erővel kellett dolgozni.

A kritikus zónában mintegy 0,5 m-rel a mennyezet alá 1,5 m térközökben 50 mm-es furatokat mélyítettünk a szénfalba, mintegy 10 fokos ferdeséggel. Minden furatba 6 darab kétkamrás polietilén patront helyeztünk. A patron belső kamrája tartalmazta a poliizocianátot, míg a külső kamra a következő kompozíciót:

g vízüveg g poliol 1

0,6 g dibutil-ón-dilaurát kötésgyorsító.

A patron a két komponenst 1:1 tömegarányban tartalmazta. A patront-a furaton belül 32 mm élhosszúságú négyszögletes fa pálca segítségével összezúztuk. A komponenseket a pálca forgatásával összekevertük, és utána a furatokat dugóval elzártuk. Amikor 2,5 óra

-6193141 múlva a szenet bányászni kezdték, azt találtuk, hogy a szénfal omlása teljesen megszűnt.

7. példa

A használt patron 60 cm hosszú, 2,6 cm 5 belső átmérőjű, 1 mm falvastagságú üvegcső volt. Ebbe a csőbe a kővetkező keverékből 200 g-ot töltöttünk:

160 g vizüveg g poliol 1. 10

Ebben a csőben egy másik, 59 cm hosszú,

1,6 cm belső átmérőjű, 1 mm falvastagságú leforrasztott üvegcső belső töltényként volt elhelyezve. A belső töltényben 102 g difenil-metán sorozatból származó poliizocianát ke- _1Cverék volt, melynek viszkozitása 25 °C-on 100 mPa s volt és 32 tömeg% izocianátot tartalmazott.

A műanyag dugóval lezárt patront 30 mm átmérőjű furatba helyeztük. Egy 24 mm átmé- 20 rőjű horgas rudat toltunk a furatba és percenként 350 fordulatszámmal megforgattuk. Ezáltal a patron szétzúzódott és a komponensek bensőségesen összekeveredtek. Több mint 110 cm hosszú felületen értünk el kötést. 25 A horgas rudat 30 perc múlva húztuk ki. 24 tonnás húzóerőre volt szükség ahhoz, hogy a rudat a lyukból kimozdítsuk.

8. példa _3θ

Egy fejtés másodszor használt vágatának a szélét meg kellett szilárdítani, mert a front12 fejtés és a vágat felső részének fellazulása a termelést erősen hátráltatta, és a hullás következtében mindig újabb baleseteket okozott.

m közökben 2,5 m mély lyukakat fúrtunk. Ezeken a lyukakon keresztül lyukanként 300 kg vízüveg-poliizocianát-elegyet injektáltunk. Az elegyben a két komponenst (A komponens: 44%-os vízüveg, B komponens: poliizocianát, MDI) A:B = 1:3 tömegarányban alkalmaztuk. Az elegy kikeményedése után a mennyezet megszilárdult, és a mennyezethullás megszűnt.

9. példa

A fejtés 15—20 m-én és 0,5—0,6 m vastagságban erős pergés volt megfigyelhető. 17:3 tömegarányú vízűveg-poliizocianát-elegy injektálásával a szénfalat meg tudtuk szilárdítani.

összehasonlító kísérleteket végeztünk a találmány szerinti vízüveg-poliizocianátelegy, valamint a technika állása szerinti ismert, vízüveg-keményítő kompozíciók alkalmazásával. A találmány szerinti készítményeknek az ismert rendszerekkel szembeni előnyének megállapításához a nyomószilárdság és a tapadószilárdság értékek a meghatározóak a kőzetek és a szén esetén. A következő táblázatban összefoglaljuk a találmány szerinti elegyek és az ismert vízüveg-keményítő kompozíciók szilárdsági adatait.

Táblázat

A példasorszáma	Keverék	Tömeg- arány	Df N/mm²	Hf a kőzethez N/mm²	Hf a szénhez N/mm²
1.	WG+MDI	1:1	2,1	0,2	0,15
8.	WG+NDI	25:75	2,8	0,3	0,2
9.	WG+MDI	17:3	0,6	0,15	0,15
10.	WG+HI	1:3	0	0	0
10.	WG+H1	17:3	0	0	0
10.	WG+HI	1:1	0	0	0
11.	WG+H2	1:3	0	0	0
11	WG+H2	17:3	0	0	0
11.	WG+H2	1:1	0	0	0

Megjegyzés:

WG: 44 %-os vízüveg ₅₅

MDI: formaldehid és anilin kondenzációs termékének foszgénezésével nyert poliizocianát, amely több mint 50 t% diizocianáto-difenil-metánt tartalmaz, és izocianáttartalma 31 t%, viszkozítása 25 °C-on 95 mPa.s ⁶⁰

Hl: keményítő a vízüveghez: 33 %-os kalcium-klorid-oldat

H2: keményítő a vízüveghez: etil-acetát Df: nyomószilárdság

Hf: tapadószilárdság 65

10. példa

Omlékony széntelepbe 3 m-es közökben 4,5 m mély lyukakat fúrtunk. Ezekbe a lyukakba 44 %-os vízüvegből és 33 %-os kalcium-kloridból álló elegyet injektáltunk. Az elegy összetevőinek tömegaránya vízüveg: kalcium-klorid 1:3 volt. Az injektálás után 4 órával megkezdtük a széntermelést, és megállapítottuk, hogy semmi szilárdítást sem értünk el, és az omlást nem küszöböltük ki. Az elegy összetételének 17:3, illetve 1:1 tömegarányúra való változtatása sem hozta meg a kívánt eredményt.

-7193141

11. példa

Három olyan kísérletet végeztünk, ahol a 44 %-os vízüveghez keményítőként etll-acetátot alkalmaztunk. Az első kísérletben a vízüveg és etil-acetát elegyének tömegaránya 5 1:3, a másodikban 17:3 és a harmadikban 1:1 volt. 5 órával az injektálás után megkezdtük a széntermelést, és megállapítottuk, hogy semmiféle szilárdítás nem következett be, az omlást ezzel az eleggyel sem lehet megelőzni. 10

A 10. és 11. példában ismertetett kísérletek igazolják a laboratóriumi eredményeket. Ahogyan a táblázat mutatja, a vízüveg és kalcium-klorid-oldat, illetve vízüveg és etilacetát segítségével előállított próbatestek 15 semmiféle nyomószilárdságot sem mutatnak. Továbbá az is látható, hogy sem a kőzethez sem a szénhez való tapadás nem érhető el (tapadószilárdságban kifejezve). Ezzel a gyakorlat negatív kísérleti eredményeit is ²⁰igazoltuk.

Claims

1. Eljárás törmelékes geológiai képződmé- ²θ nyék és meddőhányók megszilárdítására és szigetelésére vízüvegoldat felhasználásával, azzal jellemezve, hogy a vízüvegoldatot poliizocianátokkal — amelyek legalább egy, anilin és formaldehid kondenzálásával és 30 rákövetkező foszgénezéssel nyert, szobahőmérsékleten folyékony polifenil-polimetilén-poliizocianátból állnak —, 75:25—15:85, előnyösen 60:40—25:75 tömegarányban összekeverjük, adott esetben poliolokat és/vagy 35 kötésgyorsitókat és/vagy habosítószereket és/vagy habstabilizátorokat. és/vagy emulgálószereket és/vagy tixotropizálószereket adunk hozzá, majd az így kapott elegyet a szilárdítandó képződménybe juttatjuk. 40

I⁴

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elegyhez 2 tömeg % a poliuretán-gyártásban általánosan használt kötésgyorsítót, előnyösen fémorganikus vegyületeket, célszerűen dibutil-ón-dilaurátot vagy tercier aminokat, célszerűen trietil-amint adunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elegyhez a poliizocianát és vízüveg keverékére számítva 5—30 tömeg% mennyiségű ismert habosítószert, célszerűen acetont, metilén-kloridot, monofluor-diklór-metánt, diklór-diflour-metánt vagy butánt adunk.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elegyhez a vízüvegoldatra számítva 5—30 tömeg% mennyiségű poliolt adunk.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy poliolként a poliuretán-gyártásban általánosan használt polihidroxil-vegyületeket, előnyösen 50 és 600 közötti hidroxilszámú többértékű alkoholok poliétereit vagy poliésztereit használjuk.

6. Az 5. igénypont szerinti-eljárás, azzal jellemezve, hogy 50 és 600 közötti hidroxilszámú többértékű alkoholok poliétereit használjuk.

7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, a z z a 1 jellemezve, hogy az elegyhez tixotropizáló és emulgálószert adunk.

8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elegybe habstabilizátort keverünk.

9. Az 1—8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elegyet a megszilárdítani kívánt geológiai képződménybe furatokon vagy fecskendőkön keresztül nyomás alatt juttatjuk be.