Высокопроникающий тампонажный раствор

Высокопроникающий тампонажный раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к составам тампонажных растворов и может быть использовано для крепления горных пород при специальных способах проходки горных выработок. Цель изобретения - повышение проникающей способности тампонажного раствора. Высокопроникающий тампонажный раствор (ВТР) содержит в качестве вяжущего механическую смесь цементного клинкера и доменного шлама, измельченных до удельной поверхности 800-1500 м2/кг, а в качестве пластифицьрующей добавки - суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: тонкоизмельченный цементный клинкер 4,98 - 5,74; тонкоизмельченный доменный шлак 19,82-22,97; суперпластификатор С-3 0,50-0,57; вода остальное. Тонкодисперсные цементный клинкер и шлак представляют собой продукты, полученные при сверхтонком измельчении в струйной мельнице. Суперпластификатор С-3,вводимый в раствор, обеспечивает разрушение агломератов, образующихся за счет снижения сверхтонких частиц. Температурный интервал применения ВТР от 10 до 50°С. Проникающая способность ВТР на 2 порядка выше, чем у известных. 4 табл. SS (Л сэ со со о to bo

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4470162/03 (22) 05.08.88 (46) 07.03.91. Бюл. № 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства (72) П.П.Гальченко, A.Ë.Бернштейн, .М.Я.Бикбау, А.О.Лебедев, Н.И.Переславцев и Н.ВеДзюба (53) 622.245.42 (088.8) (56) Трупак Н.Г. Специальные способы проведения горных выработок, — М.:

Недра, 1976, с.73.

Инструкция по стационарной водоизоляции вертикальных стволов шахт, сооружаемых в сложных горногеологических условиях. — Харьков, ВНИИОМ1JC, 1977, с.49, Разработка теоретических основ проектирования тампонажных работ.

Отчет по работе 1502090000 ° — Харьков, ВНИИОМШС, 1974, с.57. (54) ВЫСОКОНРОНИ1(АЫЦЙ ТАИПОНАИНЬЙ

РАСТВОР (57) Изобретение относится к составам тампонажных растворов и может быть

Изобретение относится к составам тампонажных растворов и может быть использовано для крепления горных пород при специальных способах проходки горных выработок.

Цель изобретения — повышение проникающей способности тампонажного раствора.

Высокопроникающий тампонажный раствор содержит в качестве вяжущего

„„Я0„„1633093 A 1

2 использовано для крепления горных пород при специальных способах проходки горных выработок. Цель изобретения повышение проникающей способности тампонажного раствора. Высокопроникающий тампонажный раствор (BTP) содержит в качестве вяжущего механическую смесь цементного клинкера и доменного шлама, измельченных до удельной поверхности 800-1500 м /кг, а в качест— ве пластифицирующей добавки — суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.Е: тонкоизмельченный цементный клинкер 4,98

5,74; тонкоизмельченный доменный шлак

19,82-22,97; суперпластификатор С-З

0,50-0,57; вода остальное. Тонкодис<О персные цементный клинкер и шлак представляют собой продукты, полученные лри сеерхтаикон измельчении е струйной мельнице. Суперпластификатор

С-3 вводимый в раствор, обеспечивает разрушение агломератов, образующихся мй за счет снижения снерхтонких частиц, ф

Температурный интервал применения („

BTP от 10 до 500С. Проникающая способность BTP на 2 порядка выше, чем у известных, 4 табл. механическую смесь цементного клинкера и доменного шлака, измельченных до удельной поверхности 800-1500 м /кг, а в качестве пластифицирующей добавки — суперпластификатор С-З при следующем соотношении компонентов,мас .7:

Тонкоизмельченный цементный клинкер 4,98-5,74

Тонкоизмельченный доменный шлак 19,82-22,97

1 33093

Суперпластификатор

С-3 0,50-0,57

Иода Остальное

Основной отличительной особеннос5 тью разработанного состава является то, что н качестве связующего используется механическая смесь цемента и доменного шлака с высокой удельной поверхностью, что позволяет цементировать породы низкой проницаемости.

Тонкодисперсный цемент и шлак представляют собой продукты, полученные при сверхтонком измельчении в струйной мельнице. 15

Суперпластификатор С-3, вводимый в раствор н количестве 27. и более от массы цемента, обеспечивает разрушение агломератов, образующихся за счет слипания снерхтонкну частиц, и представляет собой продукт поликонденсации нафталинсульфокислот и формальдегида.

Для.приготовления тампонажного раствора предварительно н воде растворяют суперпластификатор. Затем на полученном растворе затворяют механи.ческую смесь тонкоизмельченных цементного клинкера и шпака. Полученную смесь перемешивают в растноромешалке в течение 4 мин.

Пример. В 725 л воды растворяют 5 кг суперпластификатора С-З.

После перемешивания в течение 4 мин полученный водный раствор последо35 вательно засыпают 50 кг цемента и

?2 кг шлака. После повторного перемешинания н течение 4 мин раствор готов к употреблению.

В табл. 1 приведены данные, свидетельствующие о том, что порошки с удельной TloBfpxHocTblo менее 800 м /кг не обеспечивают проникновение породы с коэффициентом фильтрации (10 2 см/с при любых соотношениях ингредиентов.

При увеличении удельной поверхности свыше 1500 м2/кг происходит резкое падение прочностных показателей.

В табл. 2 представлены свойства предлагаемого и известного тампонажных растворов.

Предлагаемый раствор превосходит прототип по проникающей способности на 2 порядка.

Приведенные составы характеризу55 ются высокими прочностными локазате-! лями, требуемыми технологическими характеристиками: растекаемостью, выходом камня, сроками схватывания.

Составы 2, 4 и 12 в связи с малым радиусом распространения (менее 1 м) не могут быть рекомендованы, так как их использование повлекло бы за собой необходимость бурения значительного количества скважин и, соответственно, увеличение стоимости процесса тампонажа в целом.

Составы 2, 3, 13 и 14 уступают известным по прочностным показателям, что является нежелательным при укрепительном тампонаже горных пород.

Температурный интервал применения высокопроникающих растворов 10-50 С. о

При температуре среды ниже 1О С происходит резкое снижение скорости гидратации вяжущего, что проявляется в удлинении сроков схвагывания и снижении прочностных показателей по сравнению с известными. При возрастао нии температуры свыше 50 С происходит повышение вязкости раствора и снижение растекаемости, что проявляется н уменьшении радиуса распространения раствора, При малых величинах этого показателя (R>yz< (1 м) проведение цементирования экономически невыгодно, В табл. 3 приведены данные, свидетельстнующие о том, что проникающая способность тонкоизмельченных составов составляет 10 см/с.

- 1

При добавлении суперпластификатора н оптимальном количестве проникающая способность раствора повышается на 2 порядка.

Таким образом, суперпластификатор является необходимым компонентом высокопроникающих растворов на основе вяжущего со сверхтонкими частицами.

Проникал:пая способность определяется на специальной стендовой установке и оценивается по величине коэффициента фильтрации. Радиус распространения раствора оценивается визуально по длине участка скрепленного раствором песка. Размеры пор модельной композиции из мелкозернистого песка 0,01-0,05 мм.

В табл,. 4 приведены данные о влия-. нии различных ПАВ-дислергаторов на устойчивость тампонажного раствора на основе механической смеси тонкодисперсного цементного клинкера и шлака и размер частиц.

1633093

0,50-0,57

Остальное

Таблица 1

Содержание компонентов в растворе, ау мас. i, Предельная проникающая способПрочность при сжатии в

ТонкоСуперплас тификатор

С-3

Доменный

Вода возрасте

28 сут, Ила дисперсный цементный нос ть шлак клинкер

70,41

70, 72

70, 79

72, 19

74, 70

73,72

10-2

1 P-2

10-2

1О 2

10 2

0,59

0,57

0,50

0,51

0,50

0,48

15,0

15,8

16,8

17,0

16, 6.

16,2

14,4

15,2

16,2

16,8

16,0

15,6

1 03

1 Q-3

1 Q""3

1 0=3

1Q-3

0,59

0,57

0,50

0,51

0,50

0 48

70,41

70,42

70,79

72, 19

74, 70

73, 72

0,59

0,51

0,48

10 3

1 03

1Q 3

70,41

72,19

73, 72

10,6

12,6

11,0

10-э

1Р-3

1 Q--3

0,59

0,51

0,48

70,41

72, 19

73,72

4,5

6,3

5,8

Среди известных и наиболее распространенных ПАВ-диспергаторов суперпластификатор С-3 обеспечивает значительно более высокую устойчивость тампонажного раствора на основе механической смеси тонкодисперсного цементного клинкера и шлака и минимальный размер частиц. формула и э о б р е т е н и я

Высокопроникающий тампонажный раствор, содержащий вяжущее, пластифицирующую добавку и воду, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения проникающей способности тампонажного раствора, он в качестве вяжущего содержит механическую смесь

S = 700 м /кг

5,80 23,20

5,74 22,97

5, 74 22,97

5,46 21,84

4,96 19,82

4,96 . 20,84

S y = 800 м /кг

5,80 23,20

5, 74 22,97

5,74 22,97

5,46 21 84

4,98 19,82

4,96 20,84

Б ц = 1500 м /кг

5,80 23,20

5,46 21,84

4,96 20,84

Sgя = 1600 м /кг

5,80 23,20

5,46 21,84

4,96 20,84 цементного клинкера и доменного шлака, измельченных до удельной поверхности

800-1500 м /кг, а в качестве пластифицирующей добавки — суперпластифика5 тор С-З на основе сульфированного нафталинформальдегидного олигомера при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Тонкоиэмельченный цементный клинкер 4,98-5,74

Доменный шпак 19,82-22,97

Суперпластификатор

С-3 на основе сульфированного нафталинформальдегидного олигомера

Вода

16З309

Таблиа1а 2

Радиус распространения, м

Вьь лд

>ання, Х

Сроки скиатыиання, ч-мин

Растекаемасть>

Содервание компонентов и растворе, мас,Z

Состаи

Начало Конец емент Доменный шлея астиицирукщая обаака

Цемент общвстроктел»ното навлечения (899

300 и /кг) ССВ

1О

25-00

12,0

6-50

79,92 и0,25

0>13

1 19,95

Тоякоднсцерсные цемент шлак С-3

20,84 0,48

23>20 0,52

20,84 G, 59

19,82 0,50

19 82 0,57

20,52 0,55

21,17 0,53

21,84 0,51

22 ° 97 0;50

22,97 О 57

20,84 0,48

18,17 0,51

23,20 0,59

Таблица 3

Проникающая способность, 1(, см/с

Содержание компонентов в растворе, мас.%

Пемент Доменный су1терплас- Вода шлак тификатор

С-З

0,З0

0,50

О,З0

0,57

Таблица4

ПАВ-диспергатор

УстойчиВОСТЬ тампонажСредний размер частиц диспергированного вяжущего (клинкер +

+ шпак) в ного раствора (выход камня), 7, ПРИ ОПтимальной массовой доле ПАВ тампонажном растворе, МКМ

Без ПАВ

Сульфитноспиртовая барда (ССБ) 40

20

2 4,96

Э 4,96

4 4,96

5 4,98

6 4,98

7 5,13

8 5,20

9 5,46

1О 5,74

11 5,74

12 5 ° 80

13 5,80

14 5,80

4,98

4,98

4,98

5,74

5,74

5,74

19,82

19,82

19,82

22,97

22,97

22,97

73,72

71,Э2

73>61

74>70

74,63

73,80

73,01

72,19

70,79

70,72

72,88

75,52

70,41

»0,25 0,25 ъ 0,2

О ° 25 0,25

>0,25 0,25 0,25 0,25 О ° 25 0,25 т0,25 з-О, 25

98

98

1ОО

100

24-00

22-30

18-40

16-30

17-00

14-40

15-20

14-00

14-30

15-00

16-20

1 7-40

17-00

75,20

72,90

74,70

71,29

70,99

70, 72

44-20

45-30

38-30

35-20

36-00

29-30

33-40

28-3О

32-00

34-30

35-OG

36-30

Э7-00

10-2

1010-

10-2

10 э

11,4

10>8

1Э,2

12,2

12,8

13,2

12,5

12,8

12,2

13,6 !

2,0

10,6

11,4

Проникакяяая способности>

К > см/с, лри P

1,5 ИПа

10 >

10->

10-

10-"

1010 >

1О->

10->

10->

0>85

1,0S

0,67

1,00

1,35

1,25

1,20

1,15

1> 10

1,05

О,75

1,25

1,15

1633093

Продолжение табл.4

Сульфитнодрожжевая бражка (СДБ) 90

Триэтаноламин (ТЭА) 98

Лигносульфонат технический модифицированный (ЛСТМ) 95

Суперпластификатор

С-3

10

Составитель JI.Бестужева

Редактор А.Шандор Техред g.дидык

М.Пожо

Заказ 602 Тираж 364 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101