Научная статья на тему 'МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГЕОКЛЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД И ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНОГО МАССИВА'

МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГЕОКЛЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД И ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНОГО МАССИВА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
30
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕЗОПАСНОСТЬ ГОРНЫХ РАБОТ / ОБВАЛЫ И ОБРУШЕНИЯ ПОРОД / КАРБАМИДНАЯ СМОЛА / ОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ / СОСТАВ СКАТ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Канин В. А., Пащенко А. В.

В настоящей статье показано, что обвалы и обрушения пород являются основным фактором смертельного травматизма в мировой угольной промышленности. Лучший способ повышения устойчивости пород - их физико-химическое закрепление. Рассмотрены результаты исследования органического синтеза состава СКАТ и обоснование его рецептуры.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Канин В. А., Пащенко А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MULTI-PURPOSE GEOCLAY FOR FIXING UNSTABLE ROCKS AND WATERPROOFING THE MOUNTAIN RANGE

It is shown, that rock falls and caving are the main factor of fatal injuries in the world coal industry. The best way to increase the stability of rocks is their physico-chemical fixation. The results of the investigation of the organic synthesis of the composition of SKAT and the justification of its formulation.

Текст научной работы на тему «МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГЕОКЛЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД И ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНОГО МАССИВА»

ISSN 0136-4545 !Ж!урнал теоретической и прикладной механики.

№2-3 (67-68) / 2019.

УДК 622.847-658.382.3

©2019. В.А. Канин, А.В. Пащенко

МНОГОЦЕЛЕВОЙ ГЕОКЛЕЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД И ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНОГО МАССИВА

В настоящей статье показано, что обвалы и обрушения пород являются основным фактором смертельного травматизма в мировой угольной промышленности. Лучший способ повышения устойчивости пород - их физико-химическое закрепление. Рассмотрены результаты исследования органического синтеза состава СКАТ и обоснование его рецептуры.

Ключевые слова: безопасность горных работ, обвалы и обрушения пород, карбамидная смола, органический синтез, состав СКАТ.

Введение. В 1556 году в Базеле был опубликован труд «De Re Metallica Libri XII» [1]. Этой работой Георгий Агрикола заложил научные основы горного дела с элементами охраны труда и промышленной санитарии. Рассматривая вопросы рудничного травматизма, он выделил пять основных причин гибели горняков: «рудокопы гибнут от пагубного воздуха; чахнут от пыли; погибают, задавленные горными обвалами; ломают руки и ноги при спусках в копи; тонут при прорывах воды в рудники». Но из всех этих причин настоящим бичом в те времена были обвалы и обрушения пород. В том же труде [1] описан случай, происшедший в 1376 году в руднике Нижней Силезии, когда при обрушении пород на большой площади погибли 400 рабочих.

По мере развития горного дела, роста добычи угля и глубины работ горняки начали подвергаться новым опасностям, связанным с пожарами, взрывчатыми веществами, взрывами газа и другими, о которых в эпоху Агриколы еще не знали. Тем не менее, экскурс в историю развития горного дела показывает, что во все времена и во всех угледобывающих странах обрушения пород в шахтах и рудниках по абсолютному количеству смертельных случаев являлись и являются основным травмирующим фактором.

В 1864 году в шахтах Англии при годовой добыче 93 млн. т погибли 867 человек: от обрушений породы - 45,6 %; от взрывов газа - 10,8 %. Через 30 лет, в 1894 году в той же Англии при добыче 180 млн. т угля погибли 1055 человек: от обрушений породы - 43,3 %; от взрывов газа - 30 %. В шахтах Пруссии с 1891 по 1895 год при средней добыче 73 млн. т/год погибли 3270 человек (в среднем - 654 чел./год): от обрушений пород - 37 %; в бремсбергах и в стволах - 22,5 %; от взрывов газа - 13,3 %; при взрывных работах - 4,8 %.

Динамика распределения по годам и странам среднего индекса смертельных случаев (отношения числа погибших горняков на 1000 подземных рабочих) в XIX столетии характеризуется данными в табл. 1.

Приведенные числа отчетливо показывают, как на протяжении XIX века в

Таблица 1. Средние значения индексов смертельных случаев в угольных рудниках Европы

Страна Годы Индексы смертельных случаев по травмирующим факторам

Обвалы и обрушения породы Взрывы газа Взрывные работы В стволах По разным причинам

Бельгия 1861-1865 1,11 0,62 0,07 0,93 -

1881-1885 0,95 0,59 0,09 0,09 -

1896-1900 0,65 0,13 0,03 0,18 -

Англия 1873-1882 1,12 0,65 - 0,32 0,47

1899 0,75 0,09 - 0,12 0,41

Франция 1850-1857 2,2 0,68 0,18 1,31 0,4

1863-1870 1,48 0,92 0,1 0,92 -

1891-1900 0,58 0,09 0,06 0,45 0,22

угольных шахтах происходило уменьшение числа несчастных случаев. При одновременном росте добычи угля, это никаким другим образом не может быть объяснено, как только улучшением условий труда. Прогресс в освещении и проветривании шахт, постоянная модернизация предохранительных ламп, взрывчатых веществ и технологии работ - в значительной степени уменьшили число несчастных случаев. Но забота о сохранении крепления выработок в надлежащем виде была предоставлена самим рабочим при недостаточном надзоре со стороны руководителей работ и контролирующих органов. В ХХ столетии снижение смертельного травматизма в угольных шахтах продолжилось. Но соотношение аварий по факторам травматизма практически не изменилось. В 1920 году на шахтах Пруссии при добыче 130 млн. т погибли 1683 человека: от обрушений породы - 35,6 %; в наклонных выработках - 23,3 %; от взрывов газа

- 6,9 %. В том же году в США при добыче 450 млн. т погибли 2126 горняков: от обрушений породы - 54,2 %; на подземном транспорте - 19,4 %; при взрывах газа - 17,5 %. В СССР в 1926/1927 году при добыче 32 млн. т угля произошло 70 смертельных случаев: от обрушения пород - 42,4 %; при откатке и доставке

- 19,3 %; при падениях в выработки - 10,9 %. На шахтах Украины с 1991 по 2009 год при средней добыче 88,6 млн. т/год погибли 4064 человека (в среднем 214 чел./год): от обрушений породы - 23,8 %; на шахтном транспорте - 23,1 %; от взрывов газа - 18,5 %. В Российской Федерации в 2011 году на 109 шахтах с объемом добычи 100 млн. т погибли 46 человек: 28,3 % - от обрушений породы; 23,9 % - на подземном транспорте.

Анализ условий регистрации смертельного травматизма от обрушений породы показывает, что подавляющее большинство этих случаев происходит, за редким исключением, не при массовых обвалах, а в ординарных ситуациях -при возведении постоянной или временной крепи и в процессе перекрепления

выработок, т. е. в условиях, когда неустойчивая кровля лишается поддержки. Это подтверждается и тем, что основными местами аварий при обрушениях пород являются [2]:

- сопряжения очистных и подготовительных забоев при передвижке конвейерных «головок», выкладке бутовых полос и выемке ниш (51 %);

- подготовительные забои при их оформлении и уборке породы (18 %);

- пространство за комбайном перед задвижкой конвейера (13 %);

- места передвижки вручную посадочных стоек и тумб (8 %);

- места перекрепления горных выработок (6 %).

1. Анализ последних исследований. Мировой опыт показал, что лучшим способом предотвращения обрушений пород в рассмотренных условиях является их физико-химическое закрепление. Впервые такой способ был апробирован в 1896 году на шахте «Райн Прайсен» (Германия) при заполнении трещин в кровле выработки цементным раствором. Позднее было установлено, что наиболее универсальными являются растворы на основе полимерных смол, которые имеют низкую вязкость, а при реакции с отвердителем превращаются в большие макромолекулы, твердеющие с адгезией к горным породам. Наилучшая адгезия (3,5 МПа) была у полиуретановых составов. Они хорошо проявили себя во многих странах и широко использовались в Донбассе в 1980-х и 1990-х годах [3]. Но, наряду с высокой адгезией и скоростью отверждения, эти составы имели низкую прочность на сжатие (0,5-1,2 МПа). Поэтому их применение рационально в случае необходимости быстрого закрепления пород, не подвергающихся в дальнейшем высоким нагрузкам. Кроме того, входящий в их состав полиизоцианат является токсичным веществом 2-го класса, которое раздражает дыхательные пути и может вызывать хронические заболевания легких. Полиуретан, также, относится к горючим веществам и при толщине слоя более 5 см не исключена возможность его самовозгорания.

В 70-х годах для закрепления пород применялись и карбамидные составы, которые были значительно дешевле полиуретановых. Но они имели множество недостатков, а попытки улучшить их качество до уровня зарубежных аналогов путем внесения различных добавок [3, 4] к положительным результатам не привели. Это связано с тем, что карбамидные смолы модифицировались в то время исключительно кислотными растворами. Синтез карбамидного полимера сопровождался превращением метиленэфирных связей в метиленовые, что приводило к интенсивному выделению формальдегида, а, следовательно, к увеличению токсичности, усадки и растрескивания материала в процессе его полимеризации. Твердый карбамидно-кислотный полимер содержал также от 10 до 25 % воды в диспергированном состоянии [5], испарение которой являлось еще одной причиной его усадки.

Цель статьи. Представлени ерезультатов исследований нового направления модификации карбамидной смолы для получения на ее основе качественного геоклея для снижения аварийности и травматизма в угольных шахтах по фактору «Обвалы и обрушения пород», а также для гидроизоляции горного массива

в обводненных условиях.

2. Результаты исследований. Для улучшения эксплуатационных качеств карбамидного геоклея была принята смола КФ-МТ-15, удовлетворяющая требованиям Евростандарта по содержанию остаточного формальдегида (менее 0,15%) и поставлена задача - подобрать в качестве модификатора вещество, способное на первой стадии реакции химически связать воду в карбамидной смоле, а затем создать в растворе кислую среду для образования полимера. Из химических соединений такого класса наиболее распространенными являются ангидриды, которые при взаимодействии с водой гидролизуются до кислот. При выборе одной из разновидностей ангидрида мы исходили из того, что модификатор, как компонент инъекционного состава, должен быть однозначно жидким и иметь минимальную вязкость. Так как приготовление водного раствора ангидрида исключено (иначе он утратит реакционную способность до смешивания со смолой), то и выбранная разновидность ангидрида в условиях, близких к нормальным, должна иметь жидкое фазовое состояние, минимальную токсичность и налаженное производство. Всем этим условиям в наибольшей степени удовлетворял изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА), который использовался ранее только в качестве отвердителя для эпоксидных смол. Таким образом, был получен карбамидно-ангидридный (КА) клей включающий смолу КФ-МТ-15 (85-95 %) и изо-МТГФА (5-15 %).

Интегральной оценкой качества любого клея являются непосредственные результаты его «работы» - физико-механические характеристики закрепленных пород, токсиколого-гигиенические характеристики и горючесть.

Многократными лабораторными испытаниями установлено, что прочность адгезии КА-клея при концентрации изо-МТГФА 8,0-11,0 % составляет 3,5-5,4 %. Прочность на сжатие в первые два-три часа после начала отверждения достигает уровня 10-12 МПа. Через сутки прочность увеличивается до 32-44 Мпа, через пять суток - до 64 Мпа, через 10 суток и далее - 65 МПа. При испытаниях одного образца, который хранился в лабораторном помещении в открытой атмосфере на протяжении двух с половиной лет, прочность на одноосное сжатие была равна 90 МПа. Это весьма существенное отличие от карбамидно-кислотных составов, у которых со временем происходит необратимое снижение прочностных характеристик. Образцы раздробленных пород, независимо от их литологиче-ского типа, с содержанием 5 % КА-клея закрепляются до уровня (0,73-0,78)асж ненарушенных образцов, а при использовании карбамидно-кислотных составов этот показатель не превышает 0,5стсж при минимальных значениях 0,27стсж.

По результатам токсиколого-гигиенических исследований, выполненных в НИИ медико-экологических проблем Донбасса, КА-клею были присвоены следующие классы токсичности: в неотвержденном виде:

при однократном ингаляционном воздействии - 3, умеренно токсичный;

при однократном введении в желудок - 4, малотоксичный;

при однократном нанесении на кожу - 0, отсутствие раздражающего дей-

ствия;

в отвержденном виде:

при однократном ингаляционном воздействии - 4, малотоксичный;

при однократном введении в желудок - 4, малотоксичный;

при однократном нанесении на кожу - 0, отсутствие раздражающего действия.

Весьма показательными являются испытания отвержденного КА-клея на горючесть. При нагревании его образцов до 200°С потеря массы в различных опытах составила 3,4-4,6 %; при таком же нагревании образцов карбамидно-кислотного состава «Карбопласт» потеря их массы составляла 61-62 %, то есть в 15 раз больше, а скорость потери этой массы при нагревании «Карбопласта» была в 37 раз выше, чем при нагревании КА-клея. В химии высокомолекулярных соединений снижение деструкции полимера при нагревании однозначно свидетельствует об увеличении в нем поперечных связей и большей разветвлен-ности цепей [6]. Следовательно, карбамидно-ангидридный состав в отличие от карбамидно-кислотных превращается в полимер при качественно ином механизме отверждения.

Исследования механизма отверждения КА-клея выполнялись по трем направлениям - путем изучения теплового эффекта реакции, определения потери массы полимерной смеси при отверждении и установления образовавшихся химических связей.

Тепловой эффект при отверждении КА-клея изучался на специальной установке, в которой температура полимерной смеси измерялась дистанционно с помощью тарированного терморезистора ТС2-26. Результаты этих измерений представлены на рисунке 1.

Параллельно с измерениями температуры, но с меньшей частотой, определяемой качественными изменениями хода реакции, выполнялась оценка вязкости полимерной смеси по времени ее стекания со стеклянной палочки.

Анализ полученных результатов показал, что процесс отверждения КА-клея состоит, как минимум, из пяти стадий.

На первой стадии (0-4 мин) тепловой эффект отсутствует - при точке отсчета 21,5 °С температура смеси составляла 21,5-21,6 °С. Вязкость смеси также оставалась неизменной. Исходя из этого, первую стадию можно рассматривать как период индукции, но по данным [6] отверждение карбамидных смол происходит без индукционного периода.

На второй стадии (5-49 мин) наблюдается непрерывное повышение температуры смеси до 35,2 °С со скоростью 0,3 °С/мин. Такое выделение тепла характерно для экзотермических реакций, при которых происходит образование макромолекул, их сшивка и формирование сетчатого полимера. На заключительной части стадии произошло образование геля. На основании этого можно заключить, что наблюдаемая реакция является необратимой поликонденсацией.

Третья стадия (50-65 мин) характеризуется стабилизацией реакционной температуры смеси на уровне 34,8-35,1 °С, которая, вероятнее всего, связана с на-

ступлением равновесия между экзо- и эндотермическими реакциями. В течение этой, достаточно короткой стадии (14 мин), гель превратился в пластичное тело. На четвертой стадии (66-1226 мин) происходило снижение температуры полимера от 35,1 до 20,5 °С (при комнатной температуре 21,5 °С), что характерно для эндотермических реакций. Полимер превратился в твердое тело.

Рис. 1. Изменение температуры ^) полимерной смеси при отверждении КА-клея в интервале

времени (Т): 0-240 мин (а) и 1-72 ч (б).

В последующие двое суток, которые можно рассматривать, как пятую стадию, происходило повышение температуры полимера до 21,5 °С и начали проявляться усадочные процессы. Через 73 часа после начала смешивания смолы и изо-МТГФА прочность полимера на сжатие составила 52 МПа.

Процедура определения потери массы полимерной смеси при ее отверждении включала: смешивание компонентов (90 % КФ-МТ-15 и 10 % изо-МТГФА); выдерживание смеси в течение 15 мин; разливка ее в стальные формы; размещение форм (по две в каждом случае) в сушильном шкафу с температурой нагрева до 100 °С, в эксикаторе и на воздухе с комнатной температурой; взвешивание форм на весах ВЛКТ-500 с точностью до 0,1 г. Полученные результаты представлены на рисунке 2, из которого следует, что при отверждении в сушильном шкафу (Ь = 100 °С) за 3 сут образцы КА-клея потеряли 13,5-14,5 % массы; на воздухе за 17 сут. - 15,6-16,1 %; в эксикаторе за 17 сут. - 6,2-6,6 %.

Следовательно, при отверждении КА-клея потеря его массы на 14-16% определяется условиями массообмена с окружающей средой и выделившаяся вода

С -18 —---

О 2 4 6 8 10 12 14 16

Время отверждения образца (Т), сут.

1 и Г- при отверждении в сушильном шкафу = 100-105 °С); 2 и Т то же на воздухе; 3 и 3'- то же в эксикаторе.

Рис. 2. Уменьшение массы образцов КА-клея во время отверждения.

химически с ним не связана. Остальная часть воды (14-16 %, так как в исходном состоянии КА-клей содержит 30% воды) вошла в тонкую структуру полимера и даже при длительном нагревании не выделяется.

С потерей массы полимерной смеси при отверждении тесно связана величина ее усадки. В случае отверждении КА-клея на воздухе зависимость Ь1 = f (ДМ) с достоверностью Я2 = 0,989 аппроксимируется полиномом

Ь1 = 0, 0006 • ДМ4 - 0, 0204 • ДМ3 + 0, 235 • ДМ2 - 0, 5136 • ДМ + 0,1143.

Характер химических связей, образующихся при модификации смолы КФ-МТ-15 изо-МТГФА, анализировался путем сравнения ИК-спектров смолы КФ-МТ-15, модифицированной 10%-ным раствором Н3Р04, КА-клея и изо-МТГФА гидролизованного, которые были получены в ИнФОУ им. Л.М. Литвиненко на спектрометре Specord-80M в области поглощения с частотами 4000 — 400см_1.

Не приводя достаточно объемного детального анализа полученных ИК-спек-тров, остановимся на основных особенностях механизма взаимодействия изо-МТГФА с карбамидной смолой КФ-МТ-15:

1. При выборе изо-МТГФА в качестве модификатора кабамидной смолы планировалось, что при смешивании со смолой он будет химически связывать воду и создавать кислую среду для конденсации метилолмочевин. Однако, как показали результаты исследований, гидролиз изо-МТГФА протекает медленнее, чем отверждается КА-клей, и при гидролизе изо-МТГФА образуются концевые группы -СООН, которые не способны принять участие в сшивке метилолмоче-вин, но, уменьшая рН среды, способствуют их поликонденсации. Таким образом, в случае гидролиза изо-МТГФА последний выступал бы в роли кислот-

ного катализатора и КА-клей по своим свойствам мало, чем отличался бы от карбамидно-кислотных составов.

2. Изо-МТГФА имеет две активные функциональные группы - ангидридную группу и двойную >С=С< связь. Метилолмочевины в карбамидной смоле имеют три функциональные группы - OH; NH2 и NH. Этого количества функциональных групп достаточно для рассмотрения варианта синтеза карбамидно-го полимера, при котором реакция отверждения протекает путем химического взаимодействия функциональных групп и двойных связей олигомера и отвер-дителя.

3. В первую очередь изо-МТГФА взаимодействует с наиболее активной функциональной группой метилолмочевин - гидроксилом метилольной группы мо-нометилолмочевины. При этом происходит раскрытие кольца ангидрида, и образование карбоксильной, сложноэфирной и амидной групп. Метилолмочевины могут присоединяться к изо-МТГФА и по двойной связи. Не исключено, что по этой связи к изо-МТГФА присоединяется и свободный формальдегид.

Таким образом, в механизме отверждения карбамидной смолы взятый в качестве модификатора изо-МТГФА участвует в нескольких реакциях, являясь активным центром, формирующим большие агрегаты молекул, которые посредством метиленовых мостиков и амидных связей «сшиваются» в твердый, нерастворимый полимер трехмерной структуры.

Определенную роль в формировании КА-клея могут выполнять и карбоксильные группы. Несмотря на то, что карбоновые кислоты слабее минеральных, они способны уменьшать рН среды до уровня, при котором возможна реакция поликонденсации метилолмочевин. Кроме того, введение карбоксила в метилол-мочевину вместо гидроксила приводит к увеличению подвижности атомов водорода и амидов за счет большей электроотрицательности карбоксильных групп в ангидридном остатке. В воде карбоксильные группы диссоциируют на ионы COO- и H+. При этом COO- вступают в межфазную водородную связь с молекулами воды, увеличивая притяжение последней к поверхности полимера (в данном случае - субстрата).

Установленные особенности механизма модификации смолы КФ-МТ-15 изо-МТГФА практически полностью определяют качественные отличия КА-клея от карбидно-кислотных составов.

По сравнению с простыми эфирами сложные эфиры являются более устойчивыми звеньями макромолекул. Преобладание в КА-клее сложных эфиров и незначительное содержание слабых метиленэфирных связей, при разложении которых происходит выделение формальдегида, обеспечивает низкую токсичность материала и является одним из элементов снижения его усадки. Метиле-новые группы формируют сетчатую структуру полимера, обеспечивая сшивку макромолекул. Увеличение числа метиленовых групп повышает плотность поперечных связей (сетки) и снижает кинетическую подвижность отрезков сетки между узлами, повышая тем самым прочность и термостойкость материала. КА-клей по сравнению с карбамидно-кислотными составами обладает более проч-

ными водородными связями и более прочными углерод-водородными связями в амидных группах и, как следствие, - более высокими и устойчивыми к внешним воздействиям механическими характеристиками. Высокая адгезия КА-клея к различным субстратам, в том числе и к горным породам, определяется большим содержанием в нем функциональных групп с высокой реакционной способностью - карбоксильных, амидных и гидроксильных, способных к образованию межфазных химических связей на границе раздела адгезив (КА-клей) - субстрат (порода). Функциональные группы с высокой реакционной способностью повышают также адгезионный потенциал внутренних поверхностей полимера, как в процессе, так и после отверждения, а анионы COO- карбоксильных групп к тому же вступают в межфазную водородную связь с молекулами воды. В результате - выход диспергированной воды из структуры КА-клея затрудняется и вследствие этого существенно снижается его усадка.

По сравнению с простыми эфирами сложные эфиры являются более устойчивыми звеньями макромолекул. Преобладание в КА-клее сложных эфиров и незначительное содержание слабых метиленэфирных связей, при разложении которых происходит выделение формальдегида, обеспечивает низкую токсичность материала и является одним из элементов снижения его усадки. Метиле-новые группы формируют сетчатую структуру полимера, обеспечивая сшивку макромолекул. Увеличение числа метиленовых групп повышает плотность поперечных связей (сетки) и снижает кинетическую подвижность отрезков сетки между узлами, повышая тем самым прочность и термостойкость материала. КА-клей по сравнению с карбамидно-кислотными составами обладает более прочными водородными связями и более прочными углерод-водородными связями в амидных группах и, как следствие, - более высокими и устойчивыми к внешним воздействиям механическими характеристиками. Высокая адгезия КА-клея к различным субстратам, в том числе и к горным породам, определяется большим содержанием в нем функциональных групп с высокой реакционной способностью - карбоксильных, амидных и гидроксильных, способных к образованию межфазных химических связей на границе раздела адгезив (КА-клей) - субстрат (порода). Функциональные группы с высокой реакционной способностью повышают также адгезионный потенциал внутренних поверхностей полимера, как в процессе, так и после отверждения, а анионы COO- карбоксильных групп к тому же вступают в межфазную водородную связь с молекулами воды. В результате - выход диспергированной воды из структуры КА-клея затрудняется и вследствие этого существенно снижается его усадка.

Заключение. При модификации карбамидной смолы изо-МТГФА образуется КА-клей, который в отличие от карбамидно-кислотных клеев имеет трехмерную сетчатую структуру за счет сшивки макромолекул метиленовыми группами; обладает более прочными водородными и углерод-водородными связями в амидных группах; характеризуется преобладанием сложных эфиров и отсутствием слабых метиленэфирных связей и содержит большое количество функциональных групп с высокой реакционной способностью, что в совокупности

определяет его повышенную прочность (45-65 МПа), высокую адгезию к горным породам (3,5-5,4 МПа), небольшую усадку (0,6-2,1 %), низкую токсичность и отнесение к трудно горючим материалам.

Предложенный авторами КА-клей прошел успешные испытания на пяти шахтах Донецкого каменноугольного бассейна.

Перспективами последующих исследований в данном направлении является создание современного технологического комплекса для инъекционных работ по профилактике техногенных аварий, связанных с различными видами обрушений горных пород в подземных горных выработках и на земной поверхности, проявлениями оползней, разрушений гидротехнических сооружений и фундаментов зданий, проведения различных горных работ в обводненных массивах.

1. Agrikola G. O gornom dele i metallurgii v dvenadtsati knigakh (glavakh): monografiya [On mining and metallurgy in twelve books (chapters): monograph] j G. Agrikola, S.V. Shukhardin, eds. - 2-ye izd. - M.: Nedra, 1986. - 294 s.

2. Левкин Н.Б. Предотвращение аварий и травматизма в угольных шахтах Украины: монография j Н.Б. Левкин. - Макеевка: МакНИИ, 2002. - 392 с.

3. Васильев В.В. Технология физико-химического упрочнения горных пород: монография j В.В. Васильев, В.И. Левченко. - М.: Недра, 1991. - 267 с.

4. Васильев В.В. Полимерные композиции в горном деле: монография j B.B. Васильев. - M.: Наука, 1986. - 294 с.

б. Энциклопедия полимеров:в 3 т. Том 1. j под ред. В.А. Кабанова. - M.: Сов. энциклопедия, 1977. - 1224 с.

6. Виноградова С.В. Поликонденсационные процессы и полимеры j С.В. Виноградова, В.А. Вас-нев. - M.: Наука, 2000. - 373 с.

V.A.Kanin, A.V. Pashchenko

Multi-purpose geoclay for fixing unstable rocks and waterproofing the mountain range.

It is shown, that rock falls and caving are the main factor of fatal injuries in the world coal industry. The best way to increase the stability of rocks is their physico-chemical fixation. The results of the investigation of the organic synthesis of the composition of SKAT and the justification of its formulation.

Keywords: .safety of mining operations, rock falls and collapses, urea resin, organic synthesis, scat composition.

Республиканский академический научно-исследовательский и Получено 25.06.2019

проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики, геофизики и маркшейдерского дела (РАНИМИ), Донецк

ranimi@ranimi.org

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.