Закрепитель анкерных стержней, патронированный минеральный

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТОО "ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР" Предполагаемое изобретение относится к горно-строительной промышленности, в частности к креплению подземных горных выработок анкерной крепью, а также применимо для крепления приводов конвейеров, откосов и металлических опор в скальных породах. Задачами предлагаемого изобретения являются расширение области применения анкерной крепи и повышение наджности закрепления анкерных стержней в шпуре в начальный период после их установки. Для этого в составе сухой смеси используют, вес.%: портландцемент 62,5-68,2; гранулированный доменный шлак 21,9-28,1; гипс 6,2-12,5; известь 3,1-5,6; а соотношение между жидким и сухим компонентами смеси принимают 0,38-0,45 при температуре окружающей среды от -10 до 10 С и 0,46-0,50 при температуре свыше 10 С, при этом в качестве жидкого компонента используется натриевое жидкое стекло с модулем 1,8-2,1 и с плотностью 1,4-1,5 т/м 3. 014323 Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, в частности к креплению подземных горных выработок анкерной крепью с использованием патронированных закрепителей. Известен состав для закрепления армирующих стержней в шпурах (Ремезов А.В., Кадошников А.В. Центр анкерного крепления Кузбасса (ЦАКК) создан и успешно решает свое дело//Уголь. - 1998,12,с. 17-20), включающий композицию на основе ненасыщенной полиэфирной смолы и наполнителя, а в качестве отвердителя используется паста пероксида бензола. Смешивание компонентов приводит к отверждению композиции в прочный монолит. Ненасыщенная полиэфирная смола относится к группе горючих материалов. В смоле содержится стирол (винилбензин), который является растворителем смолы и определяет ее токсичность и пожароопасность. температура вспышки паров стирола 30 С. По характеру воздействие на организм человека относится к 3-му классу опасности. Паста пероксида бензола относится к группе горючих веществ. Недостатками этого патронированного закрепителя анкерных стержней являются высокая токсичность и пожароопасность, невозможность применения его при температуре ниже 7 С и во влажных породах, а срок хранения ограничен 6 месяцами при условии, что температура среды хранения не превысит 20 С. Известны вяжущие смеси для крепления анкеров, изготовленные из более дешевого, нетоксичного сырья, например на основе вяжущих цементных композиций. Наилучшим из них является состав(Широков А.П., Лидер В.А., Дзауров М.А. и др. Анкерная крепь. - Справочник, М.: Недра, 1990, с. 19),включающий портландцемент, гранулированный доменный шлак, жидкое стекло и алюминиевую пудру в качестве расширяющего компонента. Недостатками этого состава являются низкий темп набора прочности и отсутствие расширения, поскольку алюминиевая пудра вступает в реакцию через 10-15 мин после затворения сухой смеси жидким компонентом, а затвердевание состава происходит раньше этого срока. Данный состав обеспечивает несущую способность анкера 100 кН только через 48 ч после установки анкера, что является препятствием для применения этого состава для закрепления анкерных стержней в горных выработках, где требуется быстрый набор прочности состава, обеспечивающий усилие закрепления анкерного стержня на уровне прочности на разрыв этого стержня (который составляет для анкерных стержней диаметром 20 и 22 мм, используемых в горной промышленности, 115-143 кН),практически сразу после,установки анкера. Такая несущая способность анкера (110-140 кН через 10 мин) обеспечивается при достижении прочности цементного камня 16-18 МПа. Кроме того, недостатком данного закрепителя является то, что соотношение сухого и жидкого компонентов в нем не регламентируется в зависимости от температурных условий применения и является величиной постоянной. Соотношение жидкого и сухого компонентов в данном закрепителе выбирается из условия возможности перемешивания смеси до ее схватывания. Но поскольку при различной температуре скорость схватывания смеси различна, то и соотношение жидкого и сухого компонентов необходимо регламентировать в зависимости от температурных условий применения закрепителя. Отсутствие такой регламентации ведет к снижению прочности минерального камня в начальный период после установки анкера и уменьшению температурного диапазона его применения. Задачами предлагаемого изобретения являются повышение надежности закрепления анкерного стержня в шпуре в начальный период после его установки и увеличение области применения патронированного закрепителя за счет расширения его температурного диапазона применения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение скорости набора прочности минерального состава в первые 10 мин после установки анкера в условиях низких температур Это достигается за счет того, что соотношение жидкого и сухого компонентов смеси принимается в зависимости от температурных условий ее применения. Поскольку в данном закрепителе в качестве отвердителя используется жидкое стекло, которое не замерзает при температуре до -10 С, то эта температура является низшим пределом использования данной смеси. Увеличение скорости набора прочности минерального камня достигается за счет того, что при соотношении компонентов сухой смеси: портландцемент 62,5-68,8%, гранулированный доменный шлак 1,9-28,1%, гипс 6,2-12,5%, известь 3,1-5,6%, соотношение жидкого и сухого компонентов смеси принимают равным 0,38-0,45 при температурах от -10 до 10 С и 0,45-0,5 при температурах свыше 10 С. При этом применяют натриевое жидкое стекло с модулем 1,8-2,1 и плотностью 1,4-1,5 г/м 3. Для перемешивания смеси в условиях температур от 10 до -10 С достаточным является соотношение жидкого и сухого компонентов в диапазоне 0,38-0,45. При температуре свыше 10 С смесь схватывается быстрее, поэтому соотношение этих компонентов для эффективного перемешивания смеси составляет не менее 0,45-0,5. Поскольку жидкое стекло с высоким силикатным модулем (свыше 2,1) и большой плотностью(свыше 1,5) в условиях низких температур теряет подвижность и обладает высокой вязкостью, в данной смеси используют жидкое стекло с силикатным модулем не более 2,1 и плотностью не выше 1,5 т/м 3, а для сохранения вяжущих свойств жидкого стекла и высокой прочности цементного камня силикатный модуль не должен быть меньше 1,8, а плотность меньше 1,4 т/м 3.-1 014323 График набора прочности во времени разработанного состава показан на фигуре. Как видно из графика на фигуре, при соотношении жидкого и сухого компонентов смеси 0,38 прочность минерального камня в 1,5 раза выше, чем при соотношении этих компонентов, равном 0,5, т.е. изменение соотношения жидкого и сухого компонентов смеси в зависимости от температурных условий применения позволяет повысить скорость набора прочности в начальный период установки анкера. Прочность цементного камня через 5 мин после перемешивания достигает 19 МПа, что обеспечивает необходимую несущую способность анкера сразу же после его установки, и в дальнейшем происходит набор прочности на протяжении всего срока службы выработки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Закрепитель анкерных стержней, патронированный минеральный, включающий портландцемент,гранулированный доменный шлак, гипс, известь и в качестве жидкого компонента натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 1,8-2,1 и с плотностью 1,4-1,5 т/м 3 при следующем соотношении сухих компонентов, мас.%: портландцемент 62,5-68,8, гранулированный доменный шлак 21,9-28,1, гипс 6,212,5, известь 3,1-5,6; причем соотношение между жидкими и сухими компонентами смеси составляет 0,38-0,45 при температуре окружающей среды от -10 до 10 С и 0,46-0,50 при температуре свыше 10 С. Зависимость прочности (сж)минерального камня от времени (t)