RU2044829C1

RU2044829C1 - Method for working rock

Info

Publication number: RU2044829C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Хохлов; В.И. Хавова; Т.М. Грачева; Л.Г. Рябченко
Original assignee: Хохлов Иван Васильевич
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: forming anti-filtering curtains in water bearing rocks. SUBSTANCE: composition is used to work rock comprising (per cent by weight) 5 10 water glass, 5 10 bentonite clay, 0.01 0.05 polyacrylamide, 1.5 3.0 ammonia sulfite, the balance being water. Time for gel generation is 260 1730 s, adhesion equals to 7.5 16.1 MPa. EFFECT: highly effective rock processing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при формировании противофильтрационных завес в водоносных породах для снижения притоков подземных вод в горные выработки. The invention relates to mining and can be used in the formation of impervious curtains in aquifers to reduce groundwater inflows into mine workings.

Известен состав для обработки горных пород, содержащий, жидкое стекло 35-65; бентонитовую глину 5-10; натриевую щелочь 2-5 и воду. Known composition for processing rocks, containing, liquid glass 35-65; bentonite clay 5-10; sodium alkali 2-5 and water.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав для обработки горных пород, преимущественно для устройства противофильтрационных завес, включающий, мас. Жидкое стекло 0,1-0,25 Бентонитовая глина 13-17 Полиакриламид 1,4-1,8 Борная кислота 0,7-0,8 Вода Остальное Недостатком известной смеси является невысокая адгезия, значительные сроки отверждения и низкие прочностные показатели, что может привести к размыву состава после введения его в массив. The closest in technical essence and the achieved result is a composition for processing rocks, mainly for the installation of air curtains, including, by weight. Liquid glass 0.1-0.25 Bentonite clay 13-17 Polyacrylamide 1.4-1.8 Boric acid 0.7-0.8 Water Else The disadvantage of the known mixture is its low adhesion, considerable cure time and low strength properties, which can lead to erosion of the composition after introducing it into the array.

Цель изобретения повышение эффективности состава. The purpose of the invention is to increase the effectiveness of the composition.

Это достигается тем, что состав для обработки горных пород, включающий жидкое стекло, бентонитовую глину, полиакриламид, добавку и воду, в качестве добавки содержит сульфат аммония при следующем соотношении компонентов, мас. Жидкое стекло 5-10 Бентонитовая глина 5-10 Полиакриламид 0,01-0,05 Сульфат аммония 1,5-3,0 Вода Остальное
П р и м е р 1. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов по нижнему пределу требуется 50 кг жидкого стекла плотностью 1,34 г/см³, 15 кг порошка сульфата аммония, 50 кг бентонитовой глины, 0,1 кг полиакриламида и 884,9 кг воды. В первую емкость заливают 2/3 расчетной массы воды и растворяют в ней силикат натрия, затем при перемешивании в раствор постепенно засыпают полиакриламид и бентонитовую глину. Во вторую емкость заливают оставшуюся 1/3 воды и растворяют в ней сульфат аммония. Закачивание состава в обрабатываемый массив можно производить из обеих емкостей с помощью насоса с двумя всасывающими патрубками, оборудованными расходомерами, или состав сливают в одну емкость и подают в массив насосом с одним всасывающим патрубком. Срок гелеобразования должен превышать период времени от смешения растворов из емкостей до окончания инъекции в обрабатываемый массив. После окончания нагнетания, а также при аварии необходимо промыть водой насос и магистрали.This is achieved by the fact that the composition for processing rocks, including water glass, bentonite clay, polyacrylamide, the additive and water, contains ammonium sulfate as an additive in the following ratio, wt. Liquid glass 5-10 Bentonite clay 5-10 Polyacrylamide 0.01-0.05 Ammonium sulfate 1.5-3.0 Water Else
PRI me R 1. To obtain 1 t of the composition with the components at the lower limit, 50 kg of water glass with a density of 1.34 g / cm ³ , 15 kg of ammonium sulfate powder, 50 kg of bentonite clay, 0.1 kg of polyacrylamide and 884.9 kg of water. 2/3 of the calculated mass of water is poured into the first container and sodium silicate is dissolved in it, then polyacrylamide and bentonite clay are gradually poured into the solution with stirring. The remaining 1/3 of the water is poured into the second tank and ammonium sulfate is dissolved in it. The composition can be pumped into the array to be processed from both tanks using a pump with two suction nozzles equipped with flow meters, or the composition is poured into one tank and fed to the array with a pump with one suction pipe. The gelation period should exceed the period of time from mixing solutions from containers to the end of injection into the processed array. After the completion of the injection, as well as in the event of an accident, it is necessary to flush the pump and lines with water.

Полученный состав имеет следующие характеристики (табл. п. 1): время гелеобразования 1800 с, вязкость 0,23 Па˙с, адгезия 7 МПа, водонепроницаемость до давления 0,4 МПа, предельное сопротивления сдвигу от 1,7˙10² Па до 232˙10² Па. Состав может быть использован для обработки трещиноватых пород и песчаных грунтов с водопритоками дл 50 м/сут.The resulting composition has the following characteristics (Table 1): gel time 1800 s, viscosity 0.23 Pa˙s, adhesion 7 MPa, water resistant to pressure 0.4 MPa, ultimate shear resistance from 1.7˙10 ² Pa to 232˙10 ² Pa. The composition can be used to treat fractured rocks and sandy soils with water inflows of 50 m / day.

П р и м е р 2. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов по оптимальному уровню требуется 70 кг жидкого стекла плотностью 1,34 г/см³, 23 кг сульфата аммония, 70 кг бентонитовой глины, 0,3 кг полиакриламида и 830,7 кг воды.PRI me R 2. To obtain 1 t of the composition with the content of the components at the optimal level, 70 kg of water glass with a density of 1.34 g / cm ³ , 23 kg of ammonium sulfate, 70 kg of bentonite clay, 0.3 kg of polyacrylamide and 830 are required 7 kg of water.

Технология приготовления и использование состава не отличается от приведенной в примере 1. Полученный состав имеет следующие характеристики (табл. п. 2): время гелеобразования 1200 с, вязкость 0,32 Па.с, адгезия 10,2 МПа, водонепроницаемость до давления 1 МПа, предельное сопротивление сдвигу не менее 3,4˙10² Па. Состав может быть использован для обработки трещиноватых пород со значительными водопритоками и давлением воды до 1 МПа.The preparation technology and use of the composition does not differ from that shown in Example 1. The resulting composition has the following characteristics (Table 2): gel time 1200 s, viscosity 0.32 Pa.s, adhesion 10.2 MPa, water resistant to 1 MPa , ultimate shear resistance of not less than 3.4 310 ² Pa. The composition can be used to treat fractured rocks with significant water inflow and water pressure up to 1 MPa.

П р и м е р 3. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов по верхнему пределу требуется 100 кг жидкого стекла плотностью 1,34 г/см³, 30 кг сульфата аммония, 10 кг бентонитовой глины, 0,5 кг полиакриламида и 769,5 кг воды.PRI me R 3. To obtain 1 t of the composition with the content of the components at the upper limit, 100 kg of water glass with a density of 1.34 g / cm ³ , 30 kg of ammonium sulfate, 10 kg of bentonite clay, 0.5 kg of polyacrylamide and 769 are required 5 kg of water.

Технология приготовления и использования состава не отличается от приведенной в примере 1. Полученный состав имеет следующие характеристики (табл. п. 3): время гелеобразования 300 с, вязкость 0,68 Па˙с, адгезия 16,4 МПа, водонепроницаемость до давления 1,45 МПа, предельное сопротивление сдвигу не менее 6,3˙10² Па. Состав может быть использован для обработки пород со значительными водопритоками и давлением воды до 1,5 МПа.The technology for preparing and using the composition does not differ from that shown in Example 1. The resulting composition has the following characteristics (Table 3): gel time 300 s, viscosity 0.68 Pa˙s, adhesion 16.4 MPa, water resistance to pressure 1, 45 MPa, ultimate shear resistance of at least 6.3˙10 ² Pa. The composition can be used for processing rocks with significant water inflow and water pressure up to 1.5 MPa.

П р и м е р 4. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов ниже нижнего предела требуется 40 кг жидкого стекла плотностью 1,34 г/см³, 10 кг сульфата аммония, 40 кг бентонитовой глины, 0,09 кг полиакриламида и 909,91 г воды. Технология приготовления и использования не отличается от приведенной в примере 1. Полученный состав имеет следующие характеристики (табл. п. 4): время гелеобразования 8 ч, вязкость 0,1 Па˙с, адгезия 2,0 МПа, водонепроницаемость до давления 0,1 МПа, предельное сопротивление сдвигу до окончания процесса гелеобразования очень мало. Полученный состав не может использоваться по назначению, так как даже при небольших напорах подземных вод возможен размыв и вынос его из трещин из-за большого срока гелеобразования, низких адгезии и прочностных свойств.PRI me R 4. To obtain 1 ton of the composition with the content of the components below the lower limit, 40 kg of water glass with a density of 1.34 g / cm ³ , 10 kg of ammonium sulfate, 40 kg of bentonite clay, 0.09 kg of polyacrylamide and 909 are required , 91 g of water. The technology of preparation and use does not differ from that shown in example 1. The resulting composition has the following characteristics (table. P. 4): gelation time 8 h, viscosity 0.1 Pa · s, adhesion 2.0 MPa, water resistance to pressure 0.1 MPa, the ultimate shear resistance before the end of the gelation process is very small. The resulting composition cannot be used for its intended purpose, since even with small pressures of groundwater, erosion and removal of it from cracks is possible due to the long gelation period, low adhesion and strength properties.

П р и м е р 5. Для получения 1 т состава с содержанием компонентов выше верхнего предела требуется 110 кг жидкого стекла плотностью 1,34 г/см³, 40 кг сульфата аммония, 110 кг бентонитовой глины, 0,6 кг полиакриламида, 739,4 кг воды. Состав с таким содержанием компонентов имеет следующие характеристики (табл. п. 5): время гелеобразования менее 1 с, вязкость 0,3 Па˙с, адгезия 17,8 МПа, водонепроницаемость до давления 1,5 МПа, предельное сопротивление сдвигу не менее 22,4˙10⁴ Па. Полученный состав не может применяться по назначению, так как очень мал срок гелеобразования, т.е. переход раствора в гель произойдет еще до ввода его в массив.PRI me R 5. To obtain 1 t of the composition with a component content above the upper limit, 110 kg of water glass with a density of 1.34 g / cm ³ , 40 kg of ammonium sulfate, 110 kg of bentonite clay, 0.6 kg of polyacrylamide, 739 are required 4 kg of water. A composition with such a content of components has the following characteristics (Table 5): gel time less than 1 s, viscosity 0.3 Pa˙s, adhesion 17.8 MPa, water resistance to pressure 1.5 MPa, ultimate shear resistance not less than 22 , 4˙10 ⁴ Pa. The resulting composition cannot be used for its intended purpose, since the gelation period is very short, i.e. the transition of the solution into the gel will occur even before entering it into the array.

Таким образом, цель изобретения достигается при определенном соотношении компонентов. Жидкое стекло обеспечивает прочностные характеристики состава и при содержании его менее 5% гель будет вымываться из трещин. При содержании жидкого стекла более 10% увеличиваются прочностные показатели, однако соответственно увеличивается расход сульфата аммония и резко снижается способность раствора проникать в мелкие трещины. Сульфат аммония является регулятором времени отверждения состава. При содержании его менее 1,5% увеличивается время гелеобразования и может произойти вымывание состава из трещин, а при содержании 3% срок гелеобразования снижается до значений, когда состав невозможно ввести в массив. Thus, the aim of the invention is achieved with a certain ratio of components. Liquid glass provides strength characteristics of the composition and when its content is less than 5%, the gel will be washed out of cracks. When the content of liquid glass exceeds 10%, strength indicators increase, however, the consumption of ammonium sulfate increases accordingly and the ability of the solution to penetrate into small cracks sharply decreases. Ammonium sulfate is a regulator of the curing time of the composition. When its content is less than 1.5%, the gelation time increases and leaching of the composition from cracks can occur, and when the content is 3%, the gelation period decreases to values when the composition cannot be entered into the array.

Содержание бентонитовой глины в пределах 5-10% обеспечивает безусадочность состава. Кроме того, бентонитовая глина обладает слабыми свойствами регулятора времени гелеобразования и совместно с сульфатом аммония обеспечивает время гелеобразования в пределах 300-1800 с. The content of bentonite clay in the range of 5-10% ensures a stable composition. In addition, bentonite clay has weak properties of the gel time regulator and, together with ammonium sulfate, provides a gel time of 300-1800 s.

Содержание полиакриламида в количестве 0,01-0,05% обеспечивает необходимую адгезию состава с обрабатываемым массивом. При содержании полиакриламида менее 0,01% практического влияния на адгезионные свойства не обнаружено, а введение его в количестве, превышающем 0,05% приводит к значительному удорожанию состава. The content of polyacrylamide in an amount of 0.01-0.05% provides the necessary adhesion of the composition with the processed array. When the content of polyacrylamide is less than 0.01%, no practical effect on the adhesive properties was found, and its introduction in an amount exceeding 0.05% leads to a significant increase in the cost of the composition.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый состав обладает высокой эффективностью, что позволяет снизить водоприток в горные выработки. As can be seen from the above data, the proposed structure is highly effective, which allows to reduce water inflow into the mine workings.

Claims

COMPOSITION FOR PROCESSING ROCKS, including water glass, bentonite clay, polyacrylamide, additive and water, characterized in that it contains ammonium sulfate as an additive in the following ratio of components, wt.

Liquid glass 5 10
Bentonite clay 5 10
Polyacrylamide 0.01 0.05
Ammonium Sulphate 1.5 3.0
Water Else