технологическими параметрами

Изобретение относится к горно-строительной промышленности, в частности к креплению подземных горных выработок анкерной крепью.

Известен анкерный закрепитель [1], включающий композицию на основе ненасыщенной полиэфирной смолы и наполнителя, а в качестве отвердителя используется паста пероксида бензола. Перемешивание компонентов приводит к отверждению композиции в прочный монолит. Недостатками этого закрепителя являются высокая токсичность и пожароопасность, невозможность его применения при температурах близких к 0°С и ниже и при наличии влаги в шпуре, короткий срок годности (не более 6 месяцев).

Известен также анкерный закрепитель на основе вяжущей цементной композиции [2], включающие портландцемент, гранулированный доменный шлак, расширяющую добавку, жидкое высокомодульное стекло (т > 3,0) ПЛОТНОСТЬЮ 1 ,3 г/см ² в отношении 0,5 к массе сухой смеси и воду в отношении 0,35 - 0,45 к массе сухой смеси. Недостатком этого закрепителя являются невысокое усилие закрепления анкерного стержня в шпуре (усилие выдергивания анкерного стержня не превышает 50 кН), поскольку цементный камень на основе этого закрепителя имеет невысокие пределы прочности на растяжение и сжатие (σ _ρ < 0,25МПа, а а _сж < 6 МПа). Причиной невысокой прочности цементного камня на основе данного закрепителя является низкое содержание цемента в смеси и большое содержание жидкого компонента, что ведёт к вытеканию несхватившейся смеси из шпура. Кроме того, недостатком данного закрепителя является невозможность регулирования, в зависимости от условий применения, таких технологических параметров смеси, как время затвердевания, жёсткость и пластичность смеси. Недостатками этого закрепителя являются необходимость помола гранулированного доменного шлака до фракции менее 0,5 мм, используемого в качестве наполнителя в данной смеси, что увеличивает затраты на производство анкерного закрепителя.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение усилия закрепления анкерного стержня в шпуре за счет повышения предела прочности получаемого силикатного камня и обеспечение возможности регулирования технологических параметров смеси в зависимости от условий применения, снижение затрат на производство закрепителя, а также расширение материальной базы для его производства.

Техническим результатом данного изобретения является повышение предела прочности силикатного камня на основе данного закрепителя, и обеспечение возможности регулирования времени затвердевания, жёсткости и пластичности смеси в зависимости от условий применения, отсутствие необходимости в помоле наполнителя, предотвращение вытекания смеси из шпура. Повышение предела прочности силикатного камня достигается за счёт повышения процентного содержания цемента в смеси (соотношение компонентов сухой смеси составляет, мае: портландцемент 49.4-66,6%, наполнитель 19,8-36,0%, и в качестве расширяющей добавки гипс 6,2- 1 1,8% и известь 3,8-7,4%), при этом уменьшается водопотребность смеси. Жидкий компонент представляет собой натриевое жидкое стекло, причём соотношение жидкого и сухого компонентов смеси в этом случае составляет 0,38-0,62. Регулирование тиксотропности смеси осуществляется изменением плотности жидкого стекла в пределах 1 ,4 — 1,6 г/см ³ , а регулирование времени затвердевания, жёсткости и пластичности смеси осуществляется изменением силикатного модуля жидкого стекла в пределах от 1 ,9 до 2,6.

Достаточно однозначной является зависимость уровня вяжущих свойств от плотности раствора жидкого стекла: чем выше плотность раствора, тем выше прочность камня на его основе. Этим обусловлено применение в данном закрепителе жидкого стекла с величиной плотности 1 ,4- 1 ,6 г/см ³ ), верхний предел которой определяется пределом вязкости жидкого стёкла, при которой сохраняется его текучесть и возможность смешивания с твердыми тонкоизмельченными компонентами.

Изменение силикатного модуля жидкого стекла (т) в пределах от 1.9 до 2.6 позволяет регулировать время затвердевания перемешанной смеси от 10 с. до 120 с. Увеличение силикатного модуля свыше 2,6 резко увеличивает скорость затвердевания смеси, что не позволяет осуществить перемешивание смеси, а уменьшение силикатного модуля меньше 1 ,9 резко снижает предел прочности силикатного камня на основе данного закрепителя, что снижает усилие закрепления анкерного стержня в шпуре. Уменьшение силикатного модуля в пределах от 2,6 до 1,9 увеличивает пластичность смеси и её подвижность, а увеличение силикатного модуля от 1 ,9 до 2,6 способствует увеличению жёсткости смеси. Поскольку температурные характеристики используемой смеси и температурные характеристики окружающей среды в значительной мере влияют на время затвердевания данного закрепителя, изменение силикатного модуля в указанных пределах позволяет регулировать этот процесс в пределах, необходимых для качественной установки анкерного стержня.

Использование в качестве наполнителя рудных и нерудных материалов, в том числе саморассыпающихся металлургических шлаков, имеющих гранулометрический состав с фракциями менее 0,5 мм, позволяет производить данный анкерный закрепитель без предварительного помола наполнителя, что снижает затраты на его производство и расширяет материальную базу для этого производства.

Проведенные исследования показали, что нарастание прочности силикатного камня на основе данного закрепителя происходит очень интенсивно (см. фиг. 1). Марочную прочность на сжатие (40 МПа) силикатный камень набирает уже через 30 минут, а через три часа она уже превышает 60 МПа. Таким образом, предлагаемый закрепитель позволяет увеличить предел прочности силикатного камня в 10 раз, что способствует увеличению усилия закрепления анкерного стержня как минимум до 150 кН, что и показали испытания этого закрепителя в промышленных условиях. Кроме того этот закрепитель позволяет снизить затраты на его производство.

Источники информации

1. Ремезов А.В., Кадошников А.В. Центр анкерного крепления Кузбасса (ЦАКК) создан и успешно решает своё дело // Уголь. - 1998, N<?12.

2. Широков А.П., Лидер В.А., Дзауров М.А. и др. Анкерная крепь. - Справочник, М.: Недра, 1990, с. 19.