[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2014088382A1 - Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами - Google Patents

Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами Download PDF

Info

Publication number
WO2014088382A1
WO2014088382A1 PCT/KZ2012/000014 KZ2012000014W WO2014088382A1 WO 2014088382 A1 WO2014088382 A1 WO 2014088382A1 KZ 2012000014 W KZ2012000014 W KZ 2012000014W WO 2014088382 A1 WO2014088382 A1 WO 2014088382A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixture
silicate
filler
mass
liquid
Prior art date
Application number
PCT/KZ2012/000014
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Нуралы Султанович БЕКТУРГАНОВ
Болат Пешатулы ХАСЕН
Жорж Павлович ВАРЕХА
Сергей Николаевич ЛИС
Original Assignee
Oo "Институт Проблем Комплексного Освоения Недр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oo "Институт Проблем Комплексного Освоения Недр" filed Critical Oo "Институт Проблем Комплексного Освоения Недр"
Priority to PCT/KZ2012/000014 priority Critical patent/WO2014088382A1/ru
Publication of WO2014088382A1 publication Critical patent/WO2014088382A1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00715Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for fixing bolts or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to the mining industry, in particular to the fastening of underground mine workings with anchor support.
  • Known anchor fixer [1] comprising a composition based on an unsaturated polyester resin and a filler, and benzene peroxide paste is used as a hardener. Mixing of the components leads to curing of the composition into a solid monolith.
  • the disadvantages of this fixative are high toxicity and fire hazard, the impossibility of its use at temperatures close to 0 ° C and lower and in the presence of moisture in the borehole, short shelf life (no more than 6 months).
  • An anchor fixer based on a cementitious cementitious composition [2] is also known, including Portland cement, granulated blast furnace slag, an expanding additive, high-modulus liquid glass (t> 3.0) DENSITY 1, 3 g / cm 2 in the ratio of 0.5 to the weight of the dry mixture and water in the ratio of 0.35 to 0.45 by weight of the dry mixture.
  • a disadvantage of this fixer are low fixing force of the anchor rod in the borehole (the force pulling the anchor rod not exceeding 50 kN) as the cement stone on the basis of the fixer has a low tensile strength and compression ( ⁇ ⁇ ⁇ 0,25MPa and a compression channels ⁇ 6 MPa).
  • the reason for the low strength of the cement stone based on this fixing agent is the low cement content in the mixture and the high content of the liquid component, which leads to the leakage of the uncured mixture from the borehole.
  • the disadvantage of this fixative is the impossibility of regulating, depending on the conditions of use, such technological parameters of the mixture as the solidification time, rigidity and ductility of the mixture.
  • the disadvantages of this fixer are the need to grind granulated blast furnace slag to a fraction of less than 0.5 mm, used as filler in this mixture, which increases the cost of manufacturing an anchor fixer.
  • the objective of the invention is to increase the effort of fixing the anchor rod in the hole by increasing the tensile strength of the obtained silicate stone and providing the ability to control the technological parameters of the mixture depending on the conditions of use, reducing the cost of manufacturing a fixer, as well as expanding the material base for its production.
  • the technical result of this invention is to increase the tensile strength of silicate stone based on this fixative, and to provide the possibility of regulating the solidification time, stiffness and plasticity of the mixture depending on the application, there is no need to grind the filler, and the mixture will not leak out of the borehole.
  • the increase in the strength of silicate stone is achieved by increasing the percentage of cement in the mixture (the ratio of the components of the dry mixture is, in May: Portland cement 49.4-66.6%, filler 19.8-36.0%, and as an expanding additive gypsum 6.2 - 1 1.8% and lime 3.8-7.4%), while the water demand of the mixture is reduced.
  • the liquid component is sodium liquid glass, and the ratio of liquid to dry components of the mixture in this case is 0.38-0.62.
  • the thixotropy of the mixture is controlled by changing the density of water glass in the range of 1, 4 - 1.6 g / cm 3 , and the regulation of the solidification time, rigidity and plasticity of the mixture is carried out by changing the silicate modulus of water glass in the range from 1, 9 to 2.6.
  • silicate modulus of liquid glass (t) in the range from 1.9 to 2.6 allows you to adjust the solidification time of the mixed mixture from 10 s. up to 120 s
  • An increase in the silicate module over 2.6 sharply increases the rate of solidification of the mixture, which does not allow mixing the mixture, and a decrease in the silicate module is less than 1.9 sharply reduces the tensile strength of silicate stone based on this fixative, which reduces the fixing force of the anchor rod in the hole.
  • a decrease in the silicate module in the range from 2.6 to 1.9 increases the plasticity of the mixture and its mobility, and an increase in the silicate module from 1.9 to 2.6 increases the rigidity of the mixture. Since the temperature characteristics of the mixture used and the temperature characteristics of the environment significantly affect the solidification time of this fixative, a change in the silicate module within the specified limits allows you to adjust this process to the extent necessary for the quality installation of the anchor rod.
  • ore and non-metallic materials as fillers, including self-scattering metallurgical slag having a particle size distribution with fractions of less than 0.5 mm, allows this anchor to be produced without preliminary grinding of the filler, which reduces the cost of its production and expands the material base for this production .
  • the increase in the strength of silicate stone based on this fixative is very intense (see Fig. 1).
  • the silicate stone gains its vintage compressive strength (40 MPa) after 30 minutes, and after three hours it already exceeds 60 MPa.
  • the proposed fixing agent allows to increase the tensile strength of silicate stone by 10 times, which helps to increase the fixing force of the anchor rod to at least 150 kN, which was shown by tests of this fixing agent in industrial conditions.
  • this fixative can reduce the cost of its production.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Силикатный закрепитель анкерных стержней с регулируемыми технологическими параметрами, включающий портландцемент, наполнитель, гипс, известь, и в качестве жидкого компонента натриевое жидкое стекло при следующих соотношениях сухих компонентов, мае %: портландцемент 49,4 - 66,6; наполнитель 19,8 - 36,0; гипс 6,2 - 1 1,8; известь 3,8 - 7,4; причём в качестве наполнителя используются рудные и нерудные материалы, в том числе металлургические шлаки, имеющие гранулометрический состав с фракциями менее 0,5 мм; при этом отношение между жидким и сухим компонентами смеси составляет, мае. 0,38 - 0,62, а тиксотропность, время затвердевания, жёсткость и пластичность смеси регулируются изменением плотности жидкого стекла в пределах 1,4 - 1,6 г/см3 и его силикатного модуля в пределах от 1,9 до 2,6.

Description

Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми
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/см2 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 (σρ < 0,25МПа, а асж < 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/см3, 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/см3), 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.

Claims

Формула изобретения Силикатный закрепитель анкерных стержней, с регулируемыми технологическими параметрами, включающий портландцемент, наполнитель, расширяющую добавку и в качестве жидкого компонента натриевое жидкое стекло, отличающийся тем, что:
1.Соотношение сухих компонентов в смеси составляет, мае %: портландцемент 49,4 - 66,6; наполнитель 19,8 - 36,0; расширяющая добавка: гипс 6,2 - 1 1 ,8 и известь 3,8 - 7,4, а отношение между жидким и сухим компонентами смеси составляет, мае. 0,38 - 0,62.
2. Отличающийся по п.1 тем, что в качестве наполнителя используются рудные и не рудные материалы, в том числе саморассыпающиеся металлургические шлаки, имеющие гранулометрический состав с фракциями менее 0,5 мм;
3. Отличающийся по п. 1 тем, что тиксотропность смеси регулируется изменением плотности жидкого стекла в пределах 1 ,4— 1,6 г/см3, а время затвердевания, жёсткость и пластичность смеси регулируются изменением силикатного модуля жидкого стекла в пределах от 1,9 до 2,6.
PCT/KZ2012/000014 2012-12-04 2012-12-04 Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами WO2014088382A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KZ2012/000014 WO2014088382A1 (ru) 2012-12-04 2012-12-04 Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KZ2012/000014 WO2014088382A1 (ru) 2012-12-04 2012-12-04 Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014088382A1 true WO2014088382A1 (ru) 2014-06-12

Family

ID=50883730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2012/000014 WO2014088382A1 (ru) 2012-12-04 2012-12-04 Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014088382A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU408928A1 (ru) * 1970-11-09 1973-11-30 Научно исследовательский , проектно конструкторский институт добыче полезных ископаемых открытым способом , Институт горного дела Скочинского
US4528792A (en) * 1978-05-30 1985-07-16 Cross Robert C Anchoring cartridges
KZ18790A (ru) * 2006-02-17 2007-09-17
EA200900323A1 (ru) * 2009-02-09 2010-08-30 Тоо "Институт Проблем Комплексного Освоения Недр" ("Ипкон") Закрепитель анкерных стержней, патронированный минеральный

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU408928A1 (ru) * 1970-11-09 1973-11-30 Научно исследовательский , проектно конструкторский институт добыче полезных ископаемых открытым способом , Институт горного дела Скочинского
US4528792A (en) * 1978-05-30 1985-07-16 Cross Robert C Anchoring cartridges
KZ18790A (ru) * 2006-02-17 2007-09-17
EA200900323A1 (ru) * 2009-02-09 2010-08-30 Тоо "Институт Проблем Комплексного Освоения Недр" ("Ипкон") Закрепитель анкерных стержней, патронированный минеральный

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohamed Effect of fly ash and silica fume on compressive strength of self-compacting concrete under different curing conditions
CN104045280B (zh) 一种易于超高层泵送的c120超高强混凝土
CN107162534B (zh) 一种灌浆料及其制备方法
KR101782343B1 (ko) 비정질 금속파우더 캡슐을 이용한 자기치유 시멘트 복합재 조성물
CN104591663A (zh) 一种快速制备尾矿井下充填材料的方法
KR102424551B1 (ko) 조기강도 발현형 콘크리트 조성물
CN111072296A (zh) 一种快凝充填胶凝材料
JP2005067945A (ja) 超高強度高じん性モルタル
EA201101700A1 (ru) Способ получения агломерата из частиц дробленой руды, которая содержит оксид металла для применения в качестве исходного сырья для доменных печей
CN107963841B (zh) 一种膨胀性软岩巷道注浆材料
CN110357465B (zh) 一种注浆加固材料及其使用方法
Wang et al. Cemented backfill technology based on phosphorous gypsum
JP6133596B2 (ja) 膨張材及び膨張コンクリート
WO2014088382A1 (ru) Силикатный анкерный закрепитель с регулируемыми технологическими параметрами
CN108863262B (zh) 高强快速锚固剂及其浆液的制备方法
RU2553667C1 (ru) Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций
CN110981260A (zh) 一种免振捣混凝土用降粘剂及其制备和使用方法
CN104891894A (zh) 一种快凝高强度硬性材料及其制备方法
JP2014009127A (ja) 高強度モルタル組成物
Sethy et al. Effect of slag on the rheological and strength properties of self-compacting concrete
JP2022015947A (ja) 繊維補強セメント組成物
Lin et al. Study on properties of inorganic grouting material modified by ultrafine slag powder
Tanajirao et al. Suitability of Quarry Dust as a Partial Replacement of Fine Aggregate in Self Compacting Concrete
Yurdakul et al. A case study on the impact of pozzolanic-based rheology control agent on wet-mix shotcrete performance in underground applications
JP2012171807A (ja) 高強度ペースト組成物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12889476

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12889476

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1