RU2021519C1

RU2021519C1 - Organomineral composition for consolidation of unstable rocks

Info

Publication number: RU2021519C1
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Кара; Юлия Николаевна Цедрик; Станислав Петрович Морозов; Нина Леонтьевна Збанацкая
Original assignee: Донецкий Научно-Исследовательский Угольный Институт
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: polymeric compositions. SUBSTANCE: introduced into sodium silicate glass is sodium hydroxide and catalyst UP 606/2 and oligoester acrylate MGF-9 and trichloroethylphosphate into polyisocyanate with the following amount of ingredients, parts by weight:sodium silicate glass 50.0; polyisocyanate 50.0; oligoester acrylate MGF-9 8.7-21.2; sodium hydroxide 3.6-6.5; trichloroethylphosphate 5.7-11.4; catalyst UP 606/2 0.17-0.20. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к горному делу и предназначено для упрочнения породного массива горных выработок методом нагнетания. The invention relates to mining and is intended to strengthen the rock mass of mine workings by injection.

Для укрепления породного массива известны органо-минеральные составы, включающие жидкое стекло и полиизоцианат. Эти составы обладают высокой проникающей способностью, применяются для упрочнения грунта. To strengthen the rock mass, organic-mineral compositions are known, including water glass and polyisocyanate. These compounds have a high penetrating ability, are used to harden the soil.

Известен способ получения неоргано-органических пластмасс (НОП) на основе органического компонента - полиизоцианата с содержанием NCO-групп 28-33% и неорганического водного раствора силиката щелочного металла с использованием вспомогательных добавок: газообразователей, ингибиторов, пигментов, антипирентов, антистарителей, фунгицидов, пластификаторов и наполнителей. В результате взаимодействия всех этих компонентов через 85 ч образуется вязкоэластичный пенопласт, имеющий предел прочности при сжатии 0,77 МПа. Пластмассы пригодны для упрочнения пород, воздухоизоляции. A known method of producing inorganic-organic plastics (NOP) based on an organic component - polyisocyanate with a content of NCO-groups of 28-33% and an inorganic aqueous solution of alkali metal silicate using auxiliary additives: blowing agents, inhibitors, pigments, flame retardants, anti-aging agents, fungicides, plasticizers and fillers. As a result of the interaction of all these components, after 85 hours a viscoelastic foam is formed having a compressive strength of 0.77 MPa. Plastics are suitable for hardening rocks, air insulation.

Недостатком данного состава является многокомпонентность и низкая прочность. The disadvantage of this composition is the multicomponent and low strength.

Известен состав для закрепления грунтов, включающий жидкое натриевое стекло и отвердитель - полиизоцианата. Реакция между указанными компонентами идет очень медленно. В результате лабораторных исследований данного состава установлено, что при равном весовом взаимодействии жидкого натриевого стекла и полиизоцианата (50-50) образуется материал с более высокой прочностью на сжатие - 3,8 МПа. A known composition for fixing soils, including liquid sodium glass and a hardener - polyisocyanate. The reaction between these components is very slow. As a result of laboratory studies of this composition, it was found that with equal weight interaction of liquid sodium glass and polyisocyanate (50-50), a material with a higher compressive strength of 3.8 MPa is formed.

Недостатками известного состава является длительное время отверждения и хрупкость. The disadvantages of the known composition is the long curing time and fragility.

Наиболее близкой к предлагаемой сущности и достигаемому результату (по техническим решениям) является холоднотвердеющая смесь, включающая жидкое стекло, полиизоцианат, ненасыщенный полиэфир МГФ-9 и катализатор УП 606/2. Closest to the proposed entity and the achieved result (according to technical solutions) is a cold-hardening mixture comprising liquid glass, polyisocyanate, unsaturated polyester MGF-9 and catalyst UP 606/2.

Однако в данном составе массовые соотношения между компонентами не позволяет использовать его в качестве скрепляющего состава для упрочнения горных пород, т.к. не обеспечивают достаточной механической прочности и адгезии к породам. However, in this composition, the mass ratio between the components does not allow using it as a bonding composition for hardening rocks, because do not provide sufficient mechanical strength and adhesion to rocks.

Поставленная цель достигается тем, что в состав для упрочнения неустойчивых горных пород, включающий полиизоцианат на основе дифенилметандиизоцианата, ненасыщенный полиэфир олигоэфиракрилат МГФ-9 в виде α,10 -метакрил-бис(триэтиленгликоль)-фталата, жидкое натриевое стекло, катализатор УП606/2-2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол вводят пластифицирующие добавки: гидроокись натрия и трихлорэтилофосфат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Натриевое жидкое стекло 50,0 Полиизоцианат 50,0 Олигоэфиракрилат МГФ-9 8,7-21,2 Гидроокись натрия 3,6-6,5 Трихлорэтилфосфат 5,7-11,4 Катализатор УП606/2 0,17-0,20
Сопоставительный анализ предлагаемого состава с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного введением новых компонентов: гидроокиси натрия (ГОСТ 2263-79) в жидкое и натриевое стекло и трехлорэтилфосфата (ТУ 6-05-1611-78) в полиизоцианат и их весом отношением.This goal is achieved in that the composition for hardening unstable rocks, including polyisocyanate based on diphenylmethanediisocyanate, unsaturated polyester oligoester acrylate MGF-9 in the form of α, 10-methacryl bis (triethylene glycol) -phthalate, liquid sodium glass, catalyst UP606 Plasticizing additives, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, are introduced: sodium hydroxide and trichlorethyl phosphate in the following ratio of components, parts by weight: sodium liquid glass 50.0 polyisocyanate 50.0 oligoester acrylate MGF-9 8.7-21.2 Sodium hydroxide 3.6-6.5 Tr hloretilfosfat 5,7-11,4 catalyst UP606 / 2 0.17-0.20
A comparative analysis of the proposed composition with the prototype allows us to conclude that the claimed composition differs from the known introduction of new components: sodium hydroxide (GOST 2263-79) in liquid and sodium glass and trisodium phosphate (TU 6-05-1611-78) in polyisocyanate and their weight attitude.

Таким образом, заявляемый состав соответствует критерию "новизна". Совокупность отличительных признаков, включающая совместное применение в определенных весовых соотношениях МГФ-9, гидроокиси натрия, трихлорэтилфосфата и УП 606/2, в известных технических решениях ранее не использовалась и приводит к повышению разрушающего напряжения при сжатии и отрыве, что соответствует критерию "существенных отличий". Thus, the claimed composition meets the criterion of "novelty." The combination of distinctive features, including the combined use in certain weight ratios of MGF-9, sodium hydroxide, trichloroethyl phosphate and UP 606/2, has not been used previously in known technical solutions and leads to an increase in the breaking stress during compression and separation, which meets the criterion of "significant differences" .

Введение гидроокиси натрия в жидкое стекло способствует понижению силикатного модуля. The introduction of sodium hydroxide in water glass helps to reduce the silicate module.

В органо-минеральных составах с низкомодульным жидким стеклом характерна повышенная концентрация катионов натрия, в результате чего происходит сдвиг конкурирующих реакций в сторону образования большей доли триизоциануратных структур. Соды, в являющейся разрыхляющим элементов структуры, будет меньше и преимущественно образуются моно- и дисиликатных. Вследствие этого материалы с низкомодульным жидким стеклом имеют высокие физико-механические показатели. In organo-mineral compositions with low-modulus liquid glass, an increased concentration of sodium cations is characteristic, as a result of which a shift in competing reactions toward the formation of a larger fraction of triisocyanurate structures occurs. Soda, which is a loosening of structural elements, will be less and predominantly mono- and disilicate are formed. As a result, materials with low-modulus liquid glass have high physical and mechanical properties.

Добавка пластификатора трихлорэтилфосфата способствует созданию эластичных структур в композите, что соответственно обеспечивает необходимую деформативность и увеличивает адгезионные силы материала. The addition of trichloroethyl phosphate plasticizer promotes the creation of elastic structures in the composite, which accordingly provides the necessary deformability and increases the adhesive forces of the material.

Таким образом, протекающие в предлагаемом составе при структурировании множество конкурирующих реакций, образуют полиуретаны, триизоцианураты, которые обеспечивают прочностные и адгезионные показатели. Это позволяет сделать вывод, о соответствии критерию изобретения "существенные отличия". Thus, many competing reactions taking place in the proposed composition during structuring form polyurethanes, triisocyanurates, which provide strength and adhesion indicators. This allows us to conclude that according to the criteria of the invention "significant differences".

Предлагаемый состав состоит из двух рабочих жидкостей (компонентов). Компонент А содержит жидкое натриевое стекло с гидроокисью натрия, смесь которых приготавливается заранее, и катализатор УП606/2. Компонент Б (изоцианатная часть) включает полиизоцианат, олигоэфирокрилат МГФ-9 и трихлорэтилфосфат. Время потери текучести композиции 8-15 мин. The proposed composition consists of two working fluids (components). Component A contains liquid sodium glass with sodium hydroxide, a mixture of which is prepared in advance, and catalyst UP606 / 2. Component B (isocyanate moiety) includes polyisocyanate, MGF-9 oligoester, and trichloroethyl phosphate. The fluidity loss time of the composition is 8-15 minutes.

В лабораторных условиях установлена оптимальная рецептура предлагаемого состава, отвечающая требованиям, предъявляемым к нагнетательным составам для упрочнения породного массива. In laboratory conditions, the optimal formulation of the proposed composition has been established that meets the requirements for injection compositions for hardening the rock mass.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава в лаборатории были подготовлены 16 смесей ингредиентов, четыре из которых показали оптимальные результаты. Варианту предлагаемого состава с различным весовым отношением ингредиентов и известного состава представлены в табл. 1. For experimental verification of the claimed composition in the laboratory were prepared 16 mixtures of ingredients, four of which showed optimal results. A variant of the proposed composition with different weight ratios of the ingredients and the known composition are presented in table. 1.

Выбор оптимального соотношения компонентов состава основан на результатах прочностных и адгезионных показателей отвержденного материала. Предлагаемые варианты органо-минерального состава испытывались на прочность при сжатии по ГОСТ 4551-82 и прочность при отрыве в толщине слоя 2 мм через 6 и 24 ч согласно ГОСТа 14760-69 (табл. 2). The choice of the optimal ratio of the components of the composition is based on the results of strength and adhesive indicators of the cured material. The proposed organo-mineral composition options were tested for compressive strength according to GOST 4551-82 and tear-off strength in a layer thickness of 2 mm after 6 and 24 hours according to GOST 14760-69 (Table 2).

Приведенные в таблицах данные подтверждаются актом испытаний заявляемого состава, прилагаемым к настоящей заявке. The data given in the tables are confirmed by the test report of the claimed composition attached to this application.

Анализ данных показал, что варианты 11-14 (табл. 1,2) предлагаемого состава с граничными значениями гидроокиси натрия 3,6-6,5 мас.ч. и трихлорэтилфосфат 5,7-11,4 мас.ч. обладают достаточными прочностными и адгезионными характеристиками отвержденного материала, что соответственно обеспечивает выполнение требований предъявляемых к составам для упрочнения неустойчивых горных пород методом нагнетания: предел прочности при сжатии через 6 ч не менее 10-12 МПа и предел прочности при отрыве через 6 ч не менее 1,0 МПа. Data analysis showed that options 11-14 (table. 1.2) of the proposed composition with boundary values of sodium hydroxide 3.6-6.5 wt.h. and trichloroethyl phosphate 5.7-11.4 parts by weight possess sufficient strength and adhesive characteristics of the cured material, which accordingly ensures compliance with the requirements for compositions for hardening unstable rocks by injection method: compressive strength after 6 hours at least 10-12 MPa and tensile strength after 6 hours at least 1, 0 MPa.

В составах вариантов 11-14 через 1 сут предел прочности при сжатии составляет 22,4-25,4 МПа и адгезия 1,43-1,61 МПа, что превышает данные характеристики составов, не содержащего их и прототипа в 3 раза. Именно совместное введение и данное весовое соотношение этих добавок позволяет получить высокие прочностные и адгезионные характеристики составов. In the compositions of variants 11-14, after 1 day, the compressive strength is 22.4-25.4 MPa and the adhesion is 1.43-1.61 MPa, which exceeds these characteristics of compositions that do not contain them and the prototype by 3 times. It is the joint introduction and the given weight ratio of these additives that allows to obtain high strength and adhesive characteristics of the compositions.

Предлагаемый состав предназначен для упрочнения породных массивов горных выработок угольных шахт. Предполагаемый годовой объем применения 500 т. The proposed structure is intended for hardening rock masses of coal mines. Estimated annual application of 500 tons.

Claims

ORGANOMINERAL COMPOSITION FOR STRENGTHENING UNSTABLE ROCKS, including liquid sodium glass, polyisocyanate, MGF-9 oligoestercrylate and UP 606/2 catalyst, characterized in that, in order to increase the strength and adhesion forces, the composition additionally contains trisodium phosphate and hydrochloride - hydrochloride additives the following ratio of components, parts by weight:
Liquid sodium glass 50
Polyisocyanate 50
MGF-9 oligoestercrylate 8.7 - 21.2
Sodium hydroxide 3.6 - 6.5
Trichloroethyl Phosphate 5.7 - 11.4
Catalyst UP 606/2 0.17 - 0.20