PL126157B1

PL126157B1 - Agent for solidifying and sealing geological formations

Info

Publication number: PL126157B1
Application number: PL1980222447A
Authority: PL
Original assignee: Bayer Ag; Bergwerksverband Gmbh
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1983-07-30
Also published as: AU543498B2; CS277392B6; DE2908746A1; DE2908746C2; CA1138329A; BR8001314A; RO80799A; US4307980A; PL222447A1; JPS55160079A; MX153645A; ZA80518B; RO80799B; CS113180A3; SU1190995A3; HU193141B; AU5559580A

Description

Opis patentowy opublikowano: 1986 01 31 126157 CZf UrT$du K « 1" i b L N 1 A I Patentowego 1 i V 1 ' 1 Int. Cl.» E21D 1/10 E21B 33/13 E02D 3/14 C09K 17/90 Twórcy wynalazku: , ........—- Uprawniony z patentu: Bergwerksverband GmbH, Essen; Bayer AG, Lever- kusen (Republika Federalna Niemiec) ^^«Wl^^ Srodek do zestalania i uszczelniania skal geologicznych Przed!miot*m wynalazku jest srodek do zestala¬ nia i uszczelniania skal geologicznych i sztucznie powstalych zalegajacych skal i formacji ziemi oraz pokladów wegla.W podziemnych kopalniach wegla zestalanie i uszczelnianie skal geologicznych i sztucznie utwo¬ rzonych oraz formacji ziemi przeprowadza sie na duza skale systemem poliuretanowym, patrz: Gluc- kauf (1968) str. 666—670; Gliickauf (1977) str. 707— —7H; Bergbom (1977) sta:. 124^129; opisy paten¬ towe RFN nr 1753 185 i 1784 458.Zwykle dwa skladniki ukladu poliuretanowego sa wtlaczane pod .cisnieniem do formacji, które maja byc poddane zestaleniu. Skladnikami wyj¬ sciowymi stosowanymi w tych ukladach poliure¬ tanowych sa na Ogól handlowe poliizocyjaniany i poliole 0 Ciezarze czasteczkowym 4*00—600 i licz¬ bie hydroksylowej 350—400, Wedlug opiisu paten¬ towego RFN nr 2 436 020 poliole uzyskuja elastycz¬ nosc dzjeki polioiom o licztode hydroksylowej 50— ^90 i ciezarze czasteczkowym 2000—35000.Naturalne ograniczenie mozliwosci stosowania poliuretanów stanowia formacje skalne, które przewodza wode, poniewaz woda rozklada poUizo¬ cyjaniany, a przez to znacznie zaklóca stedhiomer tryczne proporcje reagentów, W dodatku Woda i poluzocyjaniany przewaznie reaguja ze soba tworzac poliuretany, które n\e przylegaja do pek¬ niec i szczelin w skale. Nalezy zawsze zwracac uwage, aby w procesie zestalania przeprowadza¬ nym za pomoca poliuretanów usuwac wode ze strefy skaly poddawanej zestaleniu. Patrz. Gduc- kauf (Journal) (1972) str. 10—13.Jedna z podstawowych wad stosowania poliure¬ tanów w kopalniach wegla jest to, ze utwardzony produkt jest latwopalny. Gdy w szczelinach w weglu znajduja sde znaczne ilosci utwardzonego poliuretanu, ogien spowodowany spontanicznym zapaleniem sie weigla moze rozprzestrzeniac sie poprzez poliuretany. Dlatego przeprowadzano ba¬ dania w celu wyeliminowania wad poliuretanu przez zastosowanie srodków, które bylyby calko¬ wicie niepalne i które mozna by bylo uzyskac w postaci uwodnionej, tak ze zestalanie mogloby równiez byc przeprowadzane w formacjacn wil¬ gotnych lub mokrych.Intensywne badania przeprowadzono np, z wod¬ nymi roztworami formaldehydu z mocznikiem. Nie uzyskano jednak zadawalajacyeh wyników zesta¬ lania, poniewaz otrzymany produkt wykazywal silny skurcz podczas procesu utwardzania.Przeprowadzono tez próby ze stosowaniem roz¬ tworów szkla wodnego w celu zestalania. Twar¬ dnienie roztworów szkla wodnego wymaga do¬ datku srodków utwardzajacych. W tym celu stosowano kwasy i substancje, które podwyzszaja kwasowosc' takie jak kwas fosforowy, sulfonowy, estry takie jak trójoctan gliceryny, octan etylu i inne substancje organiczne takie jak formamid w i glioksal. Jako srodki utwardzajace stosowano tez 19 15 25 126 15713*157 chlorek wapnia, siarczan glinu, chlorek maigmezu, siarczan magnezu, chlorek glinu i fluorokrzemiany.Chociaz w ten spos6b mozna zestalac do pew- ¦ hych granic stosunkowo gruboziarnisty piasek i zwir to np. przy zestalaniu terenów budowla¬ nych nie mozna uzyskac wysokiego stopnia zesta¬ lenia, poniewaz twardnieniu szkla wodnego to¬ warzyszy znaczne zmniejszenie Objetosci tak ze wytworzona masa odrywa sie od powierzchni pe¬ kniec i szczelin.Wynalazek rozwiazuje problem zestalania i usz¬ czelniania skal geologicznych- i sztucznie wytwo¬ rzonych skal i farmacji ziemi, usuwa wady opisane •powyzej wystepujace przy stosowaniu znanych srodków zestalajacych zapewniajac nowy srodek do tego celu, odznaczajacy sie po zestaleniu zada¬ walajaca wytrzymaloscia jak równiez odpornoscia na wilgoc oraz niepalnoscia.Srodek wedlug wynalazku sklada sie z roztwo¬ rów szkla wodnego, poliizocyjanianów i ewentual¬ nie dodatkowo zawiera przyspieszacze, srodki po- rotwórcze, stabilizatory emulsja i/lub stabilizatory piany.Otfzymuje sie go przez dokladne zmieszanie poliizocyjanianów z roztworami szkla wodnego i ewentualnie innymi dodatkami i pozostawienie uzyskanej emulsji w formacji poddawanej utwar¬ dzaniu. Utworzona zestalona masa ma doskonala przyczepnosc do suchych i mokrych formacji ge¬ ologicznych, zwlaszcza poniewaz skurcz, który normalnie wystepuje podczas twardnienia roz¬ tworów szkla wodnego bez dodatku poliizocyja¬ nianów, w tym przypadku zupelnie nie wystepuje, natomiast wiazanie jest wzmocnione dzieki pew¬ nemu wzrostowi objetosci podczas twardnienia.Specjalna korzyscia w kopalniach wegla jest to, ze utwardzony srodek zestalajacy jest niepalny oraz, ze masa» która formuje sie w szczelinach, peknieciach i podobnych ma wysoka wytrzymalosc, co jest bardzo korzystne przy stabilizacji formacji.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze masa powstala po utwardzeniu srodka wedlug wynalazku wyka¬ zuje przyczepnosc do tlustych wegli, takich jak wegiel o wzglednie wysokiej zawartosci bitumów tak, ze dla kazdego rodzaju wegla uzyskuje sie doskonale zestalenie.Poliizocyjaniany stosowane w srodku wedlug wy¬ nalazku moga byc dowolnie poliizocyjanianami organicznymi zawierajacymi malifatycznie, cyklo- alifatycznie, aralifatycznie, aromatycznie lufo he¬ terocyklicznie zwiazane grupy poliizocyjanowe, np. takie jak opisane przez W. Siefken'a w „Justus Liebiegs Annalen der Chemie" 562, str. 75—136, lecz korzystnie jest stosowac poliizocyjaniany z aromtycznie zwiazanymi grupami poliizocyjania- nowymi, powszechnie stosowane w chemii poliu¬ retanów, które sa ciekle w temperaturze pokojo¬ wej. Przykladami takich poliizocyjanianów sa dwuizocyjanian -2,4-tolilenu, dwuizocyjanian — -2,6-tolilenu oraz dowolna mieszanina tych izo¬ merów (TDI), poliferiylo-polimetylenopoliizacyja- niany, które mozna otrzymac przez kondensacje aniliny z formaldehydem, a nastepnie fosgenowa- nie (MDI) i pochodne tych •poliizocyjanianów, kto- 10 15 20 25 35 45 55 re zawieraja grupy karbodwuimidowe, biuretowe, uretanowe lub allofanowe i sa ciekle w tempera¬ turze pokojowej. Mieszanina poliizocyjanianów (MDI), która otrzymuje sie przez fosgenowanie kondensatu aniliny z formaldehydem jest ciekla w temperaturze pokojowej a szczególnie korzy¬ stne sa produkty jej reakcji zawierajace grupy izocyjanianowe otrzymane przez reakcje z pod- -równowazna iloscia (NCO/OH-stosunek molowy: 1:0,005 do 1 :03) alkoholu wielowodorotlenowego o ciezarze czasteczkowym 62—300 C, zwlaszcza z poliolami o ciezarze czasteczkowym 134—3000, zawierajacymi grupy eterowe.Jako „roztwory szkla wodnego" rozumie sie roz¬ twory krzemianu sodu i/lub potasu w wodzie. Su¬ rowy produkt handlowy moze zawierac na przy¬ klad krzemian wapnia, magnezu, borany i gliniany i równiez nadaje sie do stosowania. Stosunek molowy SiOf : MfO (M = metal) moze zmieniac sie w granicach 0,5 :1—4 :1. Korzystnie stosuje sie roztwory szkla wodnego o stosunku SiOt: MtO w granicach 1 :1—2,5:1. Stezenie roztworu szkla wodnego mozna dobierac w zakresie 25-^55f/« wa¬ gowych, korzystnie 40—50^/t wagowych.Stosunek wagowy poliizocyjanianu do szkla wod¬ nego w srodku wedlug wynalazku moze zmieniac sie w szerokim zakresie tj. 75:25—15 :85. Ko¬ rzystnie stosuje sie zakres 60 :40—25 : 75.Przygotowanie srodka wedlug wynalazku, sta¬ nowiacego mieszanine poliizocyjanianów i roztwo¬ rów szkla wodnego jest procesem latwym. Po¬ trzebne jest jedynie homogeniczne zmieszanie obu cieczy np. przez reczne wymieszanie, stosujac mie¬ szadlo lopatkowe lub powszechnie stosowane mie¬ szadla mechaniczne. Emulsje mozna równiez wy¬ twarzac w mieszalnikach i dozownikach, w których obie ciecze sa doprowadzane do mieszalnika prze¬ plywowego z pompy dozujacej. Pompami dozuja¬ cymi moga byc np. pompa z kolem zebatym, pompa tlokowa lub pompa membranowa. Mieszal¬ nikami przeplywowymi sa np. komora mieszania z mieszadlami mechanicznymi lub mieszalnik sta¬ tyczny np. rury z róznie umiejscowionymi prze¬ grodami.Mieszanine stanowiaca srodek wedlug wynalazku wtlacza sie do formacji lub do wywierconych w formacji otworów za pomoca lanc luib przewo^ dów rurowych. Wywiercone otwory nalezy zam¬ knac natychmiast po wtloczeniu mieszaniny, po¬ niewaz jej zelowanie, a nastepnie twardnienie zaczyna sie zaledwie po 30—60 sekundach. Jezeli mieszanine wprowadza sie do wywierconych otwo¬ rów, dogodnie jest wprowadzac ja przez pokrywy wywierconych otworów dzialajace jako zawory, np. wedlug opisu patentowego RFN nr 2 550 555.W zaleznosci od rodzaju poliizocyjanianu, wy¬ branego sposobu mieszania, pozadanego stopnia spienienia srodka zestalajacego i jego konsystencji moze okazac sie korzystne wprowadzenie w sklad srodka odpowiednich dodatków wprowadzonych do poliizocyjanianu lub roztworu szkla wodnego badz do mieszaniny poliizocyjanianu i szkla wod¬ nego. Dodatkami tymi sa przyspieszacze, srodki porotwórcze, zwiazki o co najmniej jednej reak-+ IM 5 tywnej grupie poliizocyjaainowej, emulgatory, Srodki tiksotropowe i/luib stabilizatory piany.Przyspieszaczami sa zwiazki powszechnie stoso¬ wane w chemii poliuretanów. Przykladowo sa to zwiazki metaloorganiczne takie jak dwulaurynia- ny dwubutylocyny i trzeciorzedowe aminy takie jak trójetyloamina. Dodawana ilosci moga wynosic do okolo 2°/o wagowych w przeliczeniu ma mie¬ szanine paliizocyjanianu i roztworu szkla wodnego.Jako srodki porotwórcze stosuje sie np. aceton, chlorek metylenu, monofluorotrójchlorometan, dwu- chlorodiwufluorometan i butan, w ilosci do ZQ*la wagowych w stosunku do mieszaniny poliizocyja- nianu i roztworu szkla wodnego, Zwiazki o co najmniej jednej reaktywnej grupie poliizocyjanianowej na ogól dodaje sie do miesza¬ niny reakcyjnej stanowiacej srodek wedlug wy¬ nalazku w ilosci do 30°/t wagowych w stosunku do roztworu szkla wodnego. Mozma stosowac or¬ ganiczne poliaminy takie jak • etylenodwuamina, dwuetylenotrójamina, trójetylenoczteróamina, 4,4'- -dwUammodwufenylometan lub 2,4'-dwuaminoto- luen lecz korzystne sa zwiazki organiczne zawie¬ rajace alkoholowe grupy wodorotlenowe. Sa nimi proste jedno- lub wielowodorotlenowe, korzystnie wielewedorotlenowe alkohole o ciezarze czastecz¬ kowym w granicach 32—200, korzystnie 62—200, lub zwiazki wielowodorotlenowe o stosunkowo wysokim ciezarze czasteczkowym, wynoszacym 200—6000, korzystnie 200—1000, zwykle stosowane w chemii zwiazków poliuretanowych, np. znane wielowodorotlenowe poliestry lufo polietery. Przy¬ kladowymi odpowiednimi alkoholami o niskim ciezarze czasteczkowym sa metanol, etanol, pro- panol, glikol etylenowy, glikol. dwuetylenowy, gli¬ kol trójetylenowy, gliceryna i trójmetylopropan.Przykladowymi alkoholami o stosunkowo wysokim ciezarze czasteczkowym sa np. poliestry kwasów dwukatfboksylowych takich jak kwas ftalowy, ady¬ pinowy, heksahydroftalowy, tetrahydroftalowy i/lu maleinowy oraz wymienionych wyzej, prostych al¬ koholi lufo polietery polioli, które mozna otrzymac przez alkoksylowanie a zwlaszcza przez chemiczna addycje. tlenku propylenu i/lub tlenku etylenu do czasteczek wyjsciowych o niskim ciezarze czastecz¬ kowym. Odpowiednimi czasteczkami wyjsciowymi sa woda i na przyklad wyzej wymienione nisko- czasteczkowe aminy lub alkohole o co najmniej dwóch aktywnych atomach wodoru.Szczególnie korzystnymi alkoholami sa ostatnio wymienione polietery polioli o liczbie hydroksy¬ lowej w granicach 50—^600, Alkohole mozna do¬ dawac albo do roztworu szkla wodnego albo do polUzocyjanianów, aJbo jako trzeci skladnik mie¬ szaniny poliizocyjanianu i szkla wodnego, stano- wtecej irodek wedJug wynalazku. Mieszaniny za¬ wierajace jako dodatki zwiazki wymienione wyzej daja najlepsze wyniki zestalania i dlatego stano- wia korzystna posiac srodka wedlug wynalazku.Emulgetorami moga byc np. produkty reakcji stearyloaminy z tlenkiem etylenu, polieterowe kwasu abiafcyaowftgo lub olejowego i tlenku ety¬ lenu, estry poliglikoli z alkoholami tluszczowymi, estry poliglikoli z elkilofenolami, emulgatory na IIT 6 bazie szkla wodnego r^. o nazwach handlowych Tsgosivin produkcji firmy Goldschmit AG, Tego-.^Betain 27 produkcji firmy Goldschmit AG i dwu- metyloaminotlenek alkiloamidu kwasu tluszczowe- 5 go, np. aminoxide WS 25 produkcji firmy Gold¬ schmit AG. Emulgatory te szczególnie ulatwiaja emulgowanie zwiazków z co najmniej jedna reak¬ tywna grupa poliizocyjanianowa w szkle wodnym i tym samym wspomagaja mieszanie wszystkich 10 skladników. Emulgatory dodaje sie zwykle w ilpsci do 15% wagowych w stosunku do mieszaniny poli- izocyjaniamu i roztworu szkla wodnego.W sklad srodka wedlug wynalazku moga rów¬ niez wchodzic srodki tik&otropowe takie jak is sproszkowany azbest lub inne srodki powierzchnio-* we czynne jako takie lub w mieszaninie z wyzej wymienionymi emulgatorami. Te srodki tioksotro- powe korzystnie uzywa sie wówczas, gdy stosuje sie mieszanine roztworu szkla wodnego i zwiazków 80 o co najmniej jednej reaktywnej grupie poliizo¬ cyjanianowej. Dzialaja one równiez stabilizujaco na emulsje, tak, ze pozostaje ona trwala w ciagu znacznego okresu czasu i ze dwuskladnikowy uklad skladajacy sie z ladunku roztworu szkla 29 wodnego oraz wymienionych wyzej dodatków (bez srodków tiksotropowych i stabilizatorów piany) oraz z ladunku poliizocyjanianów mozna stosowac w miejscu zestalania. Srodki tiksotropowe zwykle dodaje sie w ilosci do 5*/« wagowych w stosunku *o do mieszaniny poliizocyjanianów i roztworu szkla wodnego.Jako stabilizatory piany stosuje sie np. polisi- lóksany organiczne, znane w chemii poliuretanów.Kazdy z wyzej wymienionych dodatków moze 35 byc dodany sam lub w polaczeniu z kazdym in¬ nym, do mieszaniny stanowiacej srodek wedlug wynalazku lub do jednego z jej skladników przed zmieszaniem.Do wspomnianych wywierconych otworów mozna 40 równiez wprowadzac wielokomorowe ladunlki za¬ wierajace poliizocyjanian, roztwór szkla wodnego i ewentualnie poszczególne wyzej wymienione do¬ datki w oddzielnych pojemnikach. Po mechanicz¬ nym rozladunku ladunków i zmieszaniu ich cie¬ klych skladników np, za pomoca obracajacego sie drewnianego lub metalowego pretu albo mieszadla kotwicowego, twardniejaca spieniona mieszanina stanowiaca srodek wedlug wynalazku pod wply- wem wlasnego cisnienia spieniajacego przenika do formacji, która poddaje sie zestalaniu i uszczel- n;aniu i równoczesnie calkowicie wypelnia wy¬ wiercone otwory.Przyklady mieszanin nadajace sie do stosowania. 15 W tablicy i w przykladach podano przykladowe sklady srodka wedlug wynalazku i jego zastoso¬ wanie. Nazwy wystepujace w tablicy i przykla¬ dach imaja nastepujace znaczenie: MDI — poliizocyjanian ©trzymany przez fosge- 60 wowanie kondensatu formaldehydu z anilina, za¬ wierajacy wiecej niz 50*/o dwuizocyjanianodwufe- nylometanu o zawartosci izocyjanianów 3lVo i lepkosc w temperaturze 25°C wynoszacej 95 mPa.s.Przyspieszacz — dwuaiwynian dwuibutylocyny.« Poliol 1 — polieter poliolu otrzymany z trójme-tt*157 7 Tablica 1 Skladnik A 1 1 10 80 g szklo wodne 44% 1 20 g poliol 1 2.) 40 g szklo wodne 44% 10 g poliol 1 0,9 g przyspieszacz | 10 g porofor 3.) 80 g szklo wodne 44% 20 g poliol 1 0,6 g przyspieszacz 0,5 g stabilizator 4.) 75 g szklo wodne 44% 25 g poliol 1 1,6 g przyspieszacz 5.) 80 g szklo wodne 50% 15 g poliol 1 5 g poliol 2 2 g przyspieszacz 6.) 50 g szklo wodne 28% 30 g poliol 1 2 g przyspieszacz 7.) 25 g szklo wodne 44% 6,25 g poliol 1 8.) 50 g szklo wodne 28% 40 g poliol 1 10 g poliol 2 I 0,5 g przyspieszacz 9.) 80 g szklo wodne 44% 20 g poliol 1 10 g poliol 2 1 g przyspieszacz 10.) 90 g szklo wodne 44% 10 g poliol 1 30 g porofor 0,6 g przyspieszacz U.) 80 g szklo wodne44% 20 g poliol 1 0,3 g przyspieszacz 1,0 g emulgator 1 10 g sproszkowany azbest 12.) | 80 g szklo wodne 44% | Skladnik B 1 2 90,4 g | MDI 60 g MDI 75 g MDI 25gMDI 86 g MDI 40 g MDI 75 g MDI 50gMDI 72gMDI 90 g MDI 51gMDI 1 Stosunek wagowy szkla wodnego: izocyja¬ nianu 1 5 80 :90 40:60 80 :75 75 :25 80:86 50 :40 25 : 75 50 :50 80 : 72 90 :90 80 : 51 1 Stosunek 1 molowy SiO:Na,0 1 4 1 2:1 2:1 0,5 :1 2:1 2:1 4:1 % i 2:1 1 2:1 1 ?1 2:1 2:1 15 25 30 35 40 45 55 1 * 1 15 g poliol 1 5 g poliol 2 0,3 g przyspieszacz 1,0 g emulgator 1,0 g sproszkowany azbest 1 1,0 g stabilizator 2 90 g MDI 3 80:90 4 | 2:1 Szklo wodne stosowane w ponizszych przykladach bylo 44% wagowo wodnym roztworem krzemianu sodo¬ wego (SiO, : Na20 = 2:1). tylolopropanu i tlenku propylenu o liczbie OH 370 i lepkosci w temperaturze 25°C wynoszacej TW) mPa.s.Poliol 2 — polieter poliolu otrzymany z glikolu 1,2-propylenowego i tlenku propylenu, o liczbie 20 OH 59 oraz lepkosci w temperaturze 25°C wyno¬ szacej 410 mPa.s.Emulgator — handlowy eter alkilofanolopoligli- kolu (Akyporox NP 105, Chemy, Emmerich).Sproszkowany azbest — produkt handlowy Crace (Silodex 24).Stabilizator —-¦ handlowy polieter polisiloksanu (Stabilizer SJ, Bayer AG).Przyklad I. W pokladrie o okolo 4 m gru¬ bosci i 0—10 gradach upadu, przodek weglowy odchylony byl do 3,5 m. To spowodowalo odpad¬ niecie stropu wysokosci 7 m i dlugosci 30 m. Na przestrzeni 7 m wywiercono w przodku weglowym odwierty o dlugosci 4,5 m i srednicy 45 mm. Za¬ stosowano srodek zestalajacy o skladzie: skladnik A: szklo wodne skladnik B: MDI.Skladnik A i B wprowadzono w stosunku wa¬ gowym 1:1 pod cisnieniem do wywierconych otworów przez wywiercona szczeline otworu za pomoca podwójnego urzadzenia mieszajacego i wy¬ twarzajacego cisnienie tak, ze 120 kg mieszaniny skladników A i B wprowadzono do kazdego otworu.Piec godzin pózniej w strefie utwardzonej pra¬ cowala wrebiarka. Stwierdzono, ze powierzchnia szczelin i pekniec w weglu byla sklejona razem i uzyskano zadawalajacy wynik zestalenia. Przor. dek weglowy obecnie pochylal sie tylko nieizmacz- w nie i mozna bylo kontynuowac normalne wydoby¬ wanie wegla.Przyklad II. W tym samym przodku weglo¬ wym gdzie przeprowadzono próby opisane w przy¬ kladzie I, prowadzono zestalanie dalej w strefie zagrozenia jednakze do srodka zestalajacego do¬ dano poliol. Srodek zawieral nastepujace skladniki: Skladnik A: mieszanina 80 cz. wagowych szkla wodnego, 20 cz. wagowych poliolu 1 i 0,3 cz. wa¬ gowe przyspieszacza..Skladnik A byl przygotowany z powyzszych skladników przez zmieszanie przy zastosowaniu mieszadla mechanicznego bezposrednio przed wtlo¬ czeniem. Emulsja uzyskana tym sposobem byla stabilna w ciagu wielu godzin.Skladnik B: MDI 659 Przodek weglowy byl zestalony jak w przykla¬ dzie I.Skladniki A i B byly Uzyte w stosunku wago¬ wym 1,3 :1.Zestalenie bylo calkowite. Odchylenie przodka wegla bylo calkowicie usuniete.Przyklad III. Podczas pracy utworzyla sie szczelina o glebokosci 1,3 m pochylona o 0—95 gradów i sciane wejscia chodnika nalezalo zesta¬ lic. Sklepienie stanowila stala wielowarstwowa glina a upad piaskowiec. Sklepienie w koncu przodka wykazywalo oznaki silnego przemieszcza* nia na dlugosci 1,5—2 m mierzonego w kierunku upadu. Stwierdzono szczeliny do 2 cm szerokosci.W celu zestalenia, wywiercono odwierty o glebo¬ kosci 2,5 m i srednicy 45 mm 60 cm powyzej po¬ kladu. Rozstawienie odwiertów wzdluz chodnika wynosilo 2,5—3 m. W pierwszej fazie wywiercono 4 odwierty.Zastosowano nastepujace srodki zestalajace: Skladnik A: mieszanina 90 czesci wagowych szkla wodnego, 16 czesci wagowych poliohi 2 i 1 czesc wagowa przyspieszacza.Skladnik B: MDI. 90 kg mieszaniny skladników A i B (stosunek wagowy 1,5:1) wprowadza sie za pomoca urza¬ dzenia pod cisnieniem do pierwszego odwiertu. 260 kg wtlacza sie do drugiego odwiertu, 350 kg do trzeciego i 129 kg do czwartego. Zestalenie okazalo sie tak dobre, ze nie wystapily zadne pekniecia w koncu strefy przodka.Próbki skaly po przelamaniu wykazywaly, ze pekniecia i szczeliny w skale zostaly calkowicie wypelnione i doskonale uszczelnione twardniejaca piana skladników A i B.Przyklad IV. W przodku wybieranym od granic do szybu strefy konca przodka poddano zestaleniu na powierzchni 15 m przed czolem przodka za pomoca poliuretanów. Poniewaz na tej powierzchni warstwy skaly byly bardzo wilgotne i poniewaz szczeliny i pekniecia byly wypelnione woda, nie mozna bylo uzyskac zadawalajacego zestalenia za pomoca znanej metody poliuretano¬ wej. Zostaly wywiercone odwierty o dlugosci 5 m i wznoszace sie o 10° -w sklepieniu 5 m od czola przodka weglowego. Tymi odwiertami wprowa¬ dzono cala ilosc 1000 kg nastepujacej mieszanki: Skladnik A: mieszanina 80 czesci wagowych szkla wodnego, 10 czesci wagowych poliolu 1, 10 czesci wagowych poliolu 2, 5 czesci wagowych emulgatora, 1 czesc wagowa przyspieszacza, 1 czesc wagowa sproszkowanego azbestu.Skladnik B: MDI.Stosunek wagowy skladników A do B wyno¬ sil 1 :1,2.Po przejsciu przez zestalona strefe uszkodzen w chodniku, stwierdzono, ze na sklepieniu nie wystepowaly pekniecia, które zdarzaly sie w stre¬ fie niezestalonej.Przyklad V. Gdy wykopano ziemie w tere¬ nie budowlanym przeznaczonym do budowy kolei podziemnej woda gruntowa i kurzawka . wyply¬ waly ze szczeliny na wysokosc (15 m i szerokosc 0,7 m) do przestrezni wykopu. Wysilki zestalenia 157 10 kurzawki przez zastrzyki z cementu lub szklanej wody do scian nie dawaly rezultatów. Wówczas wprowadzono do- kurzawki za pomoca lanc mie¬ szanine szkla wodnego i izocyjanianu. 5 Skladnik A: mieszanina 80 czesci wagowych szkla wodnego i 1 czesc wagowa przyspieszacza.Skladnik B: produkt reakcji 90 czesci wagowych MDI i 10 czesci wagowych glikolu polipropyleno¬ wego o liczbie hydroksylowej 56. 10 Stosunek wagowy skladników A i B byl 1:1; Calkowita ilosc 100 kg tej mieszaniny wtlacza sie przez lance do szczeliny. Stwierdzono, ze ku¬ rzawka zestalala sie zaledwie po 15 minutach.Inna lanca injekcyjna zositala wprowadzona po- 15 nizej pierwszego punktu injekcji dio kurzawki na glebokosc 13 A i B wtloczono przez lance pod cisnieniem 50 barów. Ta dodatkowa injekcja umozliwila uszczel¬ nienie sciany przed woda i kurzawka w strefie 20 zestalania. Prófoki pobrane z zestalonej kurzawki posiaddaly wytrzymalosc okolo 12 Kp/cm*.Przyklad VI. W pokladzie o grubosci okolo 2,80 m i pochylosci 5 gradów przodek weglowy odchylil sie o 3,5 m na dlugosci 40 m, mierzonej od przodka chodnika. Spowodowalo to opadniecie stropu, co silnie wplynelo na wyrab przodka we¬ glowego. Utworzona przez to jama zostala pod¬ parta za pomoca v drewnianych stempli. Przodek w tej strefie musial byc wyrebywany w pracy recznej.Wywiercono odwierty o srednicy 50 m»m i pod katem okolo 10° w przodku weglowym i strefie krytycznej w odstepach 1,5 metra i okolo 0,5 m ;5 ponizej stropu. 6 dwukomorowych ladunków po- litylenu umieszczono w kazdym odwiercie. We¬ wnetrzna komora ladunku zawierala poliizocyja- nian podczas gdy zewnetrzna komora zawierala skladnik o nastepujacym zestawie: ^ 90 g szkla wodnego, 10 g poliolu 1 i 0,6 g przyspieszacza dwulaurynianu dwuibutylocyny.Ladunek zawieral oba skladniki w stosunku wagowym 1:1. Ladunki zostaly rozladowane we¬ wnatrz wywierconych odwiertów za pomoca pro- 45 stckaitnego drewnianego gwozdzia posiadajacego 32 mim ostrze. Skladniki zostaly natychmiast wy¬ mieszane przez obracanie drewnianego gwozdzia i otwory zostaly uszczelnione przez zaslepienie (zaczopowanie). Po uplywie 2 1/2 godziny podczas 50 urabianiia przodka stwierdzono, ze osuniecie iprzadka zostalo zabezpieczone w wyniku zesta¬ lenia.Przyklad VII. Zastosowano jako ladunek szklana rure o dlugosci 60 cm, srednicy wewne- 55 trznej) 2,6 cm i grubosci oiany 1 mm. Rura ta zostala napelniona 200 g nastepujacej mieszaniny: 160 g szkla wodnego i 40 g poliolu 1.Rura ta zawierala jako ladunek wewnetrzny inna szczelna rure szklana o 'dlugosci 59 mm, 60 srednicy wewnetrznej 1,6 cm i grulbosci sciany 1 mm. Ta wewnetrana rura byla wypelniona 102 g 'mieszaniny poliizocyjanianu rodzaju dwufenylome- (tanu o lepkosci 1&0 imlPa.s/2i5°C i zawartosci izo¬ cyjanianu 35*/q wagowych. «s Ladunek uszcelniony plastikowym czopem zostal128 wprowadzony do wywierconego odwiertu1 o sred¬ nicy 3Q mm. Pirat w ksztalcie kotwicy o srednicy 24 mm zosta} wypuszczony do otworu i obracal sie z predkoscia 350 olbrotów/iniinute. W ten sposób ladunek zosta} rozradowany i skladniki zostaly K^klswjlnje zmieszane. Zestalenie uzyskano na dlu* gosci 110 crn. Pret inde^zaidla zostal wyciagniety po 30 minutach. Wyciag o sile 24 ton byl zastoso¬ wany do usuniecia miiesza4la z wywierconego ooV wiertu. PL

Claims

Zastrzezenia patentowe 1. Srodek do zestalania i uszczelniania skal geologieznych i sztucznie powstalych zalegajacych skal i formacji ziemi oraz pokladów wegla za po¬ moca roztworów szkla wodnego, znamienny tyni, ze zawiera roztwory szkla wodnego, poliizocyja- niany i ewentualnie dodatkowo przyspieszacze, srodki porotwórc ze, zwiazki o- co najimniej jednej reaktywnej grupie poliizocyjanianowej, emulga^ tory, srodki tiksotropowe i/luib stabilizatory piany.
2. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera poliizocyjanian i roztwór szkla wodnego w stosunku wagowym 75 : 25—15 : 85;* korzystnie 60 : 25—25 : 75.
3. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako poliizocyjaniany zawiera zwiazki organiczne o co najmniej dwódh grupadh izocyjanianowych w czasteczce, korzystnie produkty fosgenowania produktów kondensacji aniliny z foiTimaddehydam. 157 12
4. Srodek wedlug zastrz. l, znamienny tym, ze zawiera do 2°/o wagowych przyspieszacza, korzy- stnie zwiazku metaloorganicznego, zwlaszcza dwu- laurynianu dwulbutylocyny, lub trzeciorzedowej s aminy, zwlaszcza trójetyloaminy.
5. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera srodki porotwórcze w ilosci do 30M wa¬ gowych, w przeliczeniu na mieszanine poliizocy* janianów i roztworu szkla wodnego, korzystnie 10 aceton, chlorek metylenu, monofluorotrójchlioro- metan i/lub dwuchlorodwufluorometan.
6. Srodek wedlug zastrz. 1, aillbo 2, albo 3 aJlbo 4, aJibo 5, znamienny tym, ze zawiera do 30*/o wago^ wydh, w przeliczeniu na roztwór szkla wodnego, 1C zwiazków o co najimniej jednej reaktywnej grupie poliiizocyjanianowej.
7. Srodek wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze jako zwiazki o co najmniej jedrnej reaktywnej grupie poliizocyjanianowej zawiera zwiaziki wie- lowo'dorotlenowe, korzystnie polietery lub poliestry polioli o liczbie hydroksylowej 50—600.
8. Srodek wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze zawiera polietery polioli o liczbie hydJrksylowej 50—600. 25
9. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera srodki tiksotropowe i emulgatory stabili¬ zujace emulsje utworzona z roztworów szkla wod¬ nego i reaktywnych zwiazków jedno- lub wielo- 30 funkcyjnych poliizocyjanianów.
10. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera stabilizatory piany. WZGrat Z-d 2 — 690/84 — 83 + 16 Cena 100 zl PL