JPH0315000B2

JPH0315000B2 -

Info

Publication number: JPH0315000B2
Application number: JP58029554A
Authority: JP
Inventors: Emu Serufu Jeimuzu; Fukuji Ihara
Original assignee: Japan U-Pica Co Ltd
Current assignee: Japan U-Pica Co Ltd
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1991-02-28
Also published as: JPS59158900A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は地層にロツクボルトを固着するための
ロツクボルト固着用グラウチング材に関する。ロツクボルトまたはルーフボルトは、地層を整
合状態に保持し、このような地層を支持するため
に、鉱山作業その他で使用されている。かかるロ
ツクボルトは、地層内に通常はその地層の断層線
に対して或る角度をなして穿孔された孔の中に固
着される。一部のロツクボルトには、ロツクボル
トを穿孔した孔内で堅固に保持するために、その
先端部に穿孔内で機械的に拡張させうる固定装置
が設けられている。場合により、ロツクボルトを
保持するのを助けるために穿孔内に無機セメント
が導入されてきた（米国特許第2682152号）。無機
セメント質材料が入つた破断可能なパツケージも
穿孔内で使用されてきた（米国特許第4126003号、
同第4126005号及び同第4127001号）。セメント質
材料が入つたパツケージをロツクボルトで破り、
ロツクボルトを振り動かしてセメント質各成分を
混合する。その後、セメント質材料が固化し、ロ
ツクボルトを保持するようになるまで、そのボル
トをそのまま留めておく。エポキシ樹脂、ポリウ
レタン樹脂、、不飽和ポリエステル樹脂シロツプ
などの有機重合性樹脂材料も同様の方法により破
断性容器内に収容して使用されてきた。（米国特
許第3618326号、同第3302410号、同第4211681号
及び同第4136774号）。このような硬化性材料は、
ロツクボルトの技術分野ではグラウチング材と一
般に呼ばれている。この種の材料として、ロツク
ボルトをその穿孔内に固定するための材料のゲル
化および硬化の速度、穿孔内での混合が容易なこ
と、ならびに使用前の貯蔵寿命が許容水準にある
ことから、有機重合性樹脂が好ましい。かかるグ
ラウチング材組成物は、通常、２種類の反応性薬
剤を含有し、この両薬剤は破断可能な隔壁により
区分された２つの区室を有する１個の共通パツケ
ージ内に収容されている。有機重合性樹脂材料は
無機セメント質材料よりかなり高価である。その
ため、無機重合性樹脂材料は、通常、砂、シリカ
などの安価な不活性微粉状充填材物質と混合され
る。有機重合性樹脂材料は一般に硬化により収縮
を受け、これはその使用時の難点となりうる。発
泡性樹脂組成物の使用は、この固有の収縮という
難点を克服するために提案されたものである。た
とえば、米国特許第4136774号には、二酸化炭素
ガス発生させて樹脂材料を発泡させるために重炭
酸アンモニウムおよび重炭酸ナトリウムを使用す
ることが提案されている。低沸点液体も検討され
たが、否定された。不飽和ポリエステル樹脂とジ
イソシアネートならびに多価アルコールもしくは
ヒマシ油との組合せが発泡性樹脂組成物を形成す
るための材料として上記米国特許に記載されてい
る。また、この同じ米国特許4136774号に、断層
または裂溝のためにロツクボルトの不安定な固定
が起こりうる場合には、硬化によるグラウチング
材料のかなりの発泡が必要であることが認識され
ている。ルーフボルト用グラウチング材に必要とされて
いるのは、硬化中の組成物の発泡、適当な貯蔵寿
命、比較的低価格であること、固定されたロツク
ボルトを堅固なアンカーとして保持しておくため
に発泡後の構造特性が十分であること、および使
用時の利便さである。本発明により、上述した各種の要件を満たす、
発泡性、熱硬化性のロツクボルト固着用グラウチ
ング材が提供される。このグラウチング材は下記
成分：不飽和ポリエステル樹脂シロツプ；微粉状無機炭酸塩もしくは重炭酸塩；微粉状ヒドロオキシ塩化アルミニウム
（aluminumchlorhydroxide）（これは通常は水溶
液の状態で供給される）；ならびに不飽和ポリエステル樹脂シロツプの硬化を開始
させるための適当な触媒、の組合せを含有する。このグラウチング材には、
場合により、少量の塩化アルミニウムが発泡特性
の向上のためにさらに添加されていてもよい。本発明のグラウチング材として使用しうる好ま
しい組成物は、特開昭57−63319号に記載されて
いる。上記成分の組合せからなるグラウチング材は、
ロツクボルトのグラウチングに使用するのに非常
に適していることが見出された。上記の各成分
は、混合すると、好適条件下では、急速に硬化し
て体積が約100％以上も膨張する。実際の膨張度
は各成分の割合を変えることにより調整できる。本発明はさらに、パツケージに収容されたロツ
クボルト固着用グラウチング材も提供する。この
グラウチング材において、不飽和ポリエステル樹
脂シロツプおよび微粉状無機炭酸塩または重炭酸
塩は、微粉状ヒドロオキシ塩化アルミニウムおよ
び触媒から、破断可能な隔壁により隔離されてパ
ツケージ内に収容されている。使用時に、ロツク
ボルトがパツケージを突き破ると、パツケージ内
の隔壁が破られ、次いでロツクボルトの振り動か
しにより成分の緊密な混合が行われる。以下、実施例に関連させて、本発明をさらに詳
細に説明する。本明細書における「％」は特にこ
とわりがない限り「重量％」である。実施例１２つの隔離された区室を有するロツクボルト用
樹脂パツケージに下記組成物を充填した。区室Ａ（薬剤Ａ）不飽和ポリエステル樹脂シロツプ（Freeman
Stypol樹脂40−4612） 2038ｇ粉末状炭酸カルシウム 3338ｇ重合促進剤（フエニルエチルエタノールアミン）
９ｇ薬剤Ａの全成分を緊密に混合し、樹脂パツケー
ジの片方の区室に入れる。区室Ｂ（薬剤Ｂ）ヒドロオキシ塩化アルミニウム（50％水溶液）
3340ｇ塩化アルミニウム（32゜B） 250ｇ界面活性剤 12ｇ触媒（過酸化ベンゾイル、35％ペースト） 600ｇ薬剤Ｂの全成分を緊密に混合し、樹脂パツケー
ジの他方の隔離された区室に入れる。この樹脂パツケージをシールする。上記の組成
物は、触媒およびヒドロオキシ塩化アルミニウム
が不飽和ポリエステル樹脂シロツプと隔離されて
保持されている限り、６カ月を超える貯蔵寿命を
有する。上記パツケージ内には、薬剤Ｂを１部に対して
薬剤Ａを３部の割合で充填した。薬剤ＡとＢを混合すると、混合物の体積が増大
し始める。ゲル化時間は、70〓（21℃）で約1.5
分であり、発熱ピークは約160〓（71℃）であつ
た。硬化した混合物の体積は最初の組成物の約
1.5倍であつた。硬化後の混合物は硬度、強度と
もに高く、密度は約60〜65ポンド／立方フイート
（960〜1040Kg／m³）であつた。この組成物の別の
利点は、水の存在下でも硬化することである。操作本発明の樹脂パツケージの形態のグラウチング
材を使用した場合の操作について、添付図面を参
照して説明する。１０は数層の地層１１，１２，
１３を貫通して穿孔された孔である。第１図に示
すように、樹脂パツケージ１４を穿孔１０の先端
部に挿入する。その後、第２図に示すように、ロ
ツクボルト１５を穿孔１０の中に挿入すると、こ
れがパツケージ１４を突き破り、樹脂成分１６を
放出させて、混合可能になる。混合はロツクボル
ト１５をすばやく回すか、揺り動かすことにより
達成できる。混合が行われたら、樹脂成分１６が
硬化および発泡するまで、ロツクボルト１５をそ
のままの位置に保持しておく。第３図に示すよう
に、樹脂混合物１６は亀裂および裂溝１７の中で
発泡および硬化する。ロツクボルト１５の設置
は、ロツクボルトプレート１８とネジ込みナツト
１９をロツクボルト１５に装着することにより完
了する。樹脂パツケージの形態の１例を、第４図に示
す。図中、２０はソーセージのケーシングに似た
ケーシングであり、これは２個の区室２１，２２
を有している。ケーシング２０の両端は、ソーセ
ージケーシング結節（或いはタイ）２３により締
結することができる。第５図に示すように、一方の区室２１はそれ自
身のケーシング２４の内部に自蔵されたものと
し、他方の区室２２はケーシング２０，２４によ
り形成された環状の区室とすることができる。第
６図に示す別の例では、外側ケーシング２０がバ
リヤーフイルム２５を有しており、このフイルム
２５により２個の区室２１，２２が隔離されてい
る。穿孔１０の長さは、普通４〜16ft（1.2〜4.9ｍ）
である。パツケージ１４は、直径が穿孔１０より
小さく、長さはボルトの固定に必要な量の樹脂を
供給するのに十分なものとする。１個の穿孔１０
の中に２個以上の樹脂パツケージを挿入してもよ
い。処理する地層に裂溝、微孔、亀裂などがある場
合には、樹脂組成物の量を増して、硬化した材料
がこれらの溝、微孔、亀裂などの内部に入り込ん
で発泡することができるようにする。成分区室Ａの薬剤不飽和ポリエステル樹脂シロツプこの樹脂シロツプは、通常、重合性不飽和ポリ
エステル樹脂をスチレンなどの共重合性モノマー
に溶解させた溶液である。不飽和ポリエステル樹
脂は、通常、ポリカルボン酸または酸無水物とポ
リオールとの反応生成物である。ポリカルボン酸
の少なくとも一部は、生成する不飽和ポリエステ
ル樹脂の架橋を可能にするエチレン型不飽和結合
を含有している。このような酸および無水物とし
て一般に使用されているのは、マレイン酸、無水
マレイン酸、フマル酸、フタル酸、無水フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸等である。ポリ
オール成分は、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ブチレングリコール、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコールなどのグ
リコール類、またはジカルボン酸のアルキレング
リコールもしくはポリアルキレングリコールエス
テル（例、テレフタル酸とエチレングリコールと
のジエステル）などのヒドロキシ末端エステルで
よい。別の不飽和ポリエステル類は、アクリル酸もし
くはメタクリル酸などのエチレン型不飽和モノカ
ルボン酸をビスフエノール類などのポリオール化
合物と化合させることにより形成することができ
る。また別の不飽和ポリエステル樹脂は、ビスフ
エノールのジグリシジルエーテルにアクリル酸ま
たはメタクリル酸などのエチレン型不飽和カルボ
ン酸を反応させることにより製造できる。この種
の組成物は、２以上のエステル結合を含有し、エ
チレン型の不飽和結合を有しているために、不飽
和ポリエステル樹脂と特徴づけることができる。不飽和ポリエステル樹脂に対するキヤリアーと
なる共重合性モノマーは、通常、スチレン、ビニ
ルトルエン、ジビニルベンゼン、アクリルエステ
ル、メタクリルエステル、アクリル酸、メタクリ
ル酸などのエチレン型不飽和化合物である。一般
に、この共重合性モノマーは、不飽和ポリエステ
ル樹脂シロツプの約25〜50重量％を占め、不飽和
ポリエステル成分がシロツプの残りの75〜50重量
％を占める。シロツプはほかに少量のヒドロキノ
ンなどの重合禁止剤を含有していてもよい。この
組成物はさらにシリカエーロゲルなどのチキソト
ロープ剤を含有していてもよい。好適な不飽和ポ
リエステル樹脂シロツプが多くの樹脂製造販売会
社から市販されている。無機重炭酸塩または炭酸塩本発明のグラウチング材はまた、無機炭酸塩ま
たは重炭酸塩、好ましくは炭酸カルシウム、重炭
酸カルシウム、炭酸マグネシウム、重炭酸マグネ
シウムなどのアルカリ土金属炭酸塩または重炭酸
塩を含有する。使用しうるその他の無機炭酸塩ま
たは重炭酸塩としては、鉛、ニツケル、亜鉛、ア
ルミニウム、カリウム、ナトリウムの炭酸塩及び
重炭酸塩、ならびにドロマイト、石灰石大理石な
どの天然の炭酸塩などが挙げられる。これらの材
料は比較的安価で入手が容易である。本発明のグ
ラウチング材の使用時における反応中に、無機炭
酸塩または重炭酸塩は、薬剤Ｂの方に含まれてい
る酸性のヒドロオキシ塩化アルミニウムと接触す
ると二酸化炭素ガスに転化される。薬剤Ａ内での
分散および所望の二酸化炭素ガスの迅速な発生の
ために、無機炭酸塩または重炭酸塩は微粉状のも
のとすべきである。重合促進剤穿孔内での混合後の成分の迅速かつ完全な重合
を確保するために、薬剤Ａの混合物の方に重合促
進剤を含有させるのが好ましい。一般に、不飽和
ポリエステル樹脂シロツプの重合促進剤として周
知のものならいずれでも使用できる。重合促進剤
の使用量は、不飽和ポリエステル樹脂シロツプの
重量に基づいて約0.2〜1.0重量％である。この促
進剤は、本発明の系に対して選択した触媒と適合
性のあるものでなければならない。区室Ｂの薬剤ヒドロオキシ塩化アルミニウムヒドロオキシ塩化アルミニウムは下記一般式で
示される物質である： Al₂（OH）xCl_6-x （式中、ｘは１ないし５）。ｘの値が小さい（例、
ｘ＝１〜２）場合、得られたグラウチング材は取
扱がいくらか困難になるが、使用は可能である。
ｘの値が低いヒドロオキシ塩化アルミニウムを含
有するグラウチング材の方が、ｘの値が高いもの
を含有するグラウチング材に比べて、より速くよ
り多量の発泡を生ずるが、均一な発泡を得るため
には通常ｘは３〜５であるのが望ましい。ヒドロオキシ塩化アルミニウムは、普通、約50
重量％のヒドロオキシ塩化アルミニウムと約50重
量％の水を含有する水溶液の状態で市販されてい
る。界面活性剤ロツクボルト用穿孔内で利用しうる限られた空
間内で必要な迅速な混合を達成するために、実質
量の界面活性剤をグラウチング材に含有させるの
が好ましい。界面活性剤は、ポリアルキレンエー
テル系またはシリコーン系界面活性剤でよい。界
面活性剤の量は、薬剤ＡおよびＢの全成分の合計
重量に基づいて約0.05〜1.0％の範囲内である。触媒不飽和ポリエステル樹脂シロツプ用の触媒は薬
剤Ｂの方に存在させるべきである。触媒は通常の
温度、特にロツクボルト用穿孔内で予想される温
度で機能するものとすべきである。過酸化ベンゾ
イルが特に有用な触媒である。ロツクボルト用穿
孔内でのグラウチング材の反応を確実にするため
に、普通より多量の触媒を使用すべきである。こ
のために、触媒の使用量は不飽和ポリエステル樹
脂シロツプの重量に基づいて約1.5〜15重量％と
する。触媒を本目的に使用する場合は、水分散性
を良好にした30〜40％のペースト状態で使用する
ことが望ましい。添加剤薬剤Ａまたは薬剤Ｂあるいはその両者は、上記
成分以外の他の添加剤、たとえば水酸化アルミニ
ウム、微粉状シリカ、ガラス、砂、フライアツシ
ユなどの不活性充填材で増量してもよい。その量
は、好ましくは、グラウチング材全体の約10〜50
重量％を占める。塩化アルミニウム本発明のグラウチング材の好ましい１態様にお
いて、薬剤Ｂの混合物の方に少量の塩化アルミニ
ウムを含有させる。塩化アルミニウムは一部の不
飽和ポリエステル樹脂組成物の発泡特性を向上さ
せるようである。塩化アルミニウムは水溶液とし
て市販されており、多様な業者から多様な濃度で
容易に入手することができる。密度32゜Bの水溶
液が有用である。成分の割合本発明の組成物の各成分の割合を決定する際に
考慮すべき因子の１つは、各成分の価格である。
別の因子は反応の速度である。さらに別の因子
は、得られた硬化後のグラウチング材の特性であ
る。一般に下記の比率が有用である。不飽和ポリエステル樹脂シロツプはグラウチン
グ材全体の約12〜50重量％を占めるのが好まし
く、より好ましくは約20〜40重量％である。ヒド
ロオキシ塩化アルミニウムはグラウチング材全体
の約２〜15重量％を占めるのが好ましい。無機炭
酸塩または重炭酸塩は、グラウチング材全体の約
10〜50重量％を占めるのが好ましい。実施例２使用した薬剤ＡおよびＢの組成は次の通りであ
る。薬剤Ａ不飽和ポリエステル樹脂シロツプ 2038ｇ炭酸カルシウム 3338ｇ重合促進剤９ｇ薬剤Ｂヒドロオキシ塩化アルミニウム（50％水溶液）
400ｇ界面活性剤８ｇ過酸化ベンゾイル（35％ペースト） 300ｇ薬剤Ｂを１重量部に対して薬剤Ａを４重量部の
割合で含む穿孔用樹脂パツケージを製作する。こ
のパツケージは、成分の混合後のゲル化時間が１
分45秒である。観測された体積発泡倍率は１〜
1.2である。実施例３〜４使用した薬剤ＡおよびＢの組成は次の通りであ
る。

【表】実施例３の配合で薬剤Ｂを１重量部に対して薬
剤Ａを２重量部の割合で含む穿孔用樹脂パツケー
ジを製作する。このパツケージの成分混合を環境
温度30℃で行つた結果、1.5分で発泡硬化し、こ
の時の体積発泡倍率は2.3であつた。一方、実施例４の配合で薬剤Ｂを１重量部に対
して薬剤Ａを２重量部の割合で含む穿孔用樹脂パ
ツケージを製作し、このパツケージの成分混合を
環境温度５℃で行つた。パツケージは、混合後10
分で発泡硬化し、この時の体積発泡倍率は2.0倍
であつた。このいずれの場合にも、ロツクボルトは強固に
固定された。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、ロツクボルト用樹脂パ
ツケージを入れた穿孔が設けられた地層の断面
図；第４図は本発明の代表的な樹脂パツケージの
斜視図；並びに第５図および第６図は本発明の代
表的な樹脂パツケージの断面図である。１０……穿孔、１１，１２，１３……地層、１
４……樹脂パツケージ、１５……ロツクボルト、
１６……樹脂混合物、１８……ロツクボルトプレ
ート、１９……ネジ込みナツト、２０……ケーシ
ング、２１，２２……区室、２３……締結部、２
４……内部ケーシング、２５……バリヤーフイル
ム。

Claims

【特許請求の範囲】１パツケージ内に下記成分： (1) 不飽和ポリエステル樹脂シロツプ、 (2) 微粉状無機炭酸塩または重炭酸塩、 (3) 微粉状ヒドロオキシ塩化アルミニウムの水溶
液、および (4) 前記不飽和ポリエステル樹脂シロツプの硬化
を開始させるための触媒、の組み合わせを含有し、前記成分(1)および(2)が、
破断可能な隔壁により、前記成分(3)および(4)から
隔離されて前記パツケージ内に収容されているこ
とを特徴とする、ロツクボルト固着用グラウチン
グ材。２パツケージ内に下記成分： (1) 不飽和ポリエステル樹脂シロツプ、 (2) 微粉状無機炭酸塩または重炭酸塩、 (3) 微粉状ヒドロオキシ塩化アルミニウムの水溶
液、 (4) 前記不飽和ポリエステル樹脂シロツプの硬化
を開始させるための触媒、および (5) 塩化アルミニウム、の組み合わせを含有し、前記成分(1)および(2)が、
破断可能な隔壁により、前記成分(3)、(4)および(5)
から隔離されて前記パツケージ内に収容されてい
ることを特徴とする、ロツクボルト固着用グラウ
チング材。