CS244910B2

CS244910B2 - Method of solidifying and sealing rocks

Info

Publication number: CS244910B2
Application number: CS825204A
Authority: CS
Inventors: Istvan Benka; Ferenc Kassai; Jenoe Kerekes; Ernoe Moskovszky; Gabor Nagy; Tamas Szekely
Original assignee: Banyaszati Aknamelyito; Tatabanyai Szenbanyak; Mta Termeszettudomanyi Kutatof
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS520482A2

Description

Vynález se týká zdokonaleného a okolí šetřícího způsobu zpevňování a utěsňování hornin, popřípadě horninových vrstev proti pronikání vody pomocí rychlovazných, elastických a podle potřeby vysoce pevných hydrogelů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an improved and environmentally friendly method of strengthening and sealing rock and / or rock layers against the penetration of water by means of quick-bonding, elastic and, if necessary, high-strength hydrogels.

Při různých pracích, například při stavbě metra nebo důlních děl, je v mnoha případech nutno zamezit výronu vody nebo vyloučit prosakování vody. K tomuto účelu jsou používány směsi, zpevňující horninu v okolí kritického místa, které musí vyhovovat některým základním požadavkům, zejména musí tvořit snadno injektovatelné látky, které by se bez potíží mohly injektovat do zpevňované horniny, přičemž tyto látky ve formě roztoků nebo kalů musí po injektování do horniny vytvořit v krátkém čase například několika minut nebo podle potřeby dokonce několika sekund uzavírací vrstvičku, nepropouštějící vodu, avšak začátek tvrdnutí injekční látky nesmí být zase příliš brzký, aby se injekční zařízení neucpávalo. Dalším základním požadavkem je dokonalá nepropustnost vytvořené vrstvy pro vodu a současně v potřebné míře elastičnost vytvořené vrstvy a schopnost přijímat další vodu, aby také v okolí ošetřené oblasti bylo možno později utěsnit vznikající menší trhlinky.In many cases, for example in the construction of underground or mine workings, it is often necessary to prevent the discharge of water or to prevent water leakage. For this purpose, rock-reinforcing mixtures in the vicinity of the critical point are used which must satisfy some basic requirements, in particular they must form easily injectable substances which could easily be injected into the rock, which in the form of solutions or sludge must be injected For example, in a short time, for example, a few minutes or even a few seconds, if necessary, a water-impermeable closure layer in the rock, but the onset of hardening of the injectable material must not be too early to block the injection device. Another essential requirement is the perfect impermeability of the formed water layer and, at the same time, the elasticity of the formed layer and the ability to receive additional water to the extent necessary, so that the smaller cracks formed later can also be sealed in the vicinity of the treated area.

Vytvořená vodonepropustná vrstva musí být dostatečně pevná a odolná proti působení tlaku, aby odolávala dostatečně dlouhou dobu horninovým tlakům, které mohou v některých případech dosahovat extrémně vysokých hodnot. Konečně používaná směs nesmí znečišťovat okolí, horninu, vodonosné vrstvy nebo důlní vody jedovatými látkami.The water-permeable layer formed must be sufficiently strong and pressure-resistant to withstand long-term rock pressures, which in some cases can reach extremely high values. The mixture finally used must not pollute the environment, rock, aquifers or mine water with toxic substances.

Dosud známé směsné látky, zpevňující nebo utěsňující horniny proti pronikání vody, popřípadě způsoby pracující s těmito látkami nevyhovují v mnoha ohledech vzájemně protichůdným požadavkům ve všech směrech. Směsi, obsahující jako pojivo cement nebo vodní sklo a využívané v širokém rozsahu pro zpevňování hornin, vytvářejí sice po svém ztvrdnutí dostatečně pevné a proti působení tlaků odolné vrstvy, avšak jejich doba tvrdnutí není dostatečně krátká a vytvořená vrstva není elastická a nemá také potřebnou těsnost proti pronikání vody.The known composites, which reinforce or seal the rocks against water penetration, or methods of working with these composites, do not in many respects meet mutually contradictory requirements in all directions. Mixtures containing cement or waterglass as a binder and widely used for solidification of rocks form a hard and pressure-resistant layer after hardening, but their hardening time is not short enough and the layer formed is not elastic and also does not have the required tightness against water penetration.

V patentových spisech Spoj. st. am. č. 2 801 983, 2 801 984 a 2 856 380 jsou popsány směsi na bázi akrylových pryskyřic, které tvoří sice dostatečně elastické hydrogely s vynikající těsností a nepropustností pro vodu, ale polymerace těchto látek se těžko ovládá a reguluje. Vodný roztok látky, tvo2 4 4 910 říci gel a připravený na místě použití, musí být injektován speciálním zařízením s dávkovacím čerpadlem do zpevňované horninové vrstvy. Používaná zařízení se snadno ucpávají, jejich čištění je časově náročné a ztratí se při něm značné množství materiálu i lidské práce.In U.S. Pat. st. am. Nos. 2,801,983, 2,801,984 and 2,856,380 disclose acrylic resin compositions which, while forming sufficiently elastic hydrogels with excellent water tightness and impermeability, are difficult to control and control by polymerizing these materials. The aqueous solution of the substance, which is a gel formulation and prepared on site, must be injected with a special device with a metering pump into the reinforced rock layer. The devices used are easily clogged, time-consuming to clean and waste a lot of material and labor.

Další nevýhody vyplývají z nutnosti přípravy vodného roztoku injekční látky přímo na místě použití, protože na každém pracovišti nejsou k dispozici potřebné podmínky, zejména takové podmínky nejsou na podzemních pracovištích.Further disadvantages arise from the need to prepare an aqueous injectable solution at the site of use because the necessary conditions are not available at each workplace, especially such conditions are not at underground workplaces.

V maďarských přihláškách vynálezů MA - 2 924 a 392/80 je popsán způsob stabilizace hornin, při kterém se vodné kompozice na bázi akrylových pryskyřic, tvořící gel, zpracovávají molekulárním kyslíkem.Hungarian patent applications MA-2 924 and 392/80 disclose a method of rock stabilization in which aqueous gel-based acrylic resin compositions are treated with molecular oxygen.

Sycením kompozice kyslíkem se polymerační reakce zpomalují a tím je možno používat pro zpevňování hornin i předem připravených směsí. Nevýhodou je však potřeba přesné regulace množství přiváděného kyslíku, popřípadě doby působení kyslíku, protože jinak by se z kompozice, injektované do horniny vytvářel gel nekontrolovatelnou a v každém případě menší rychlostí nebo při malém nasycení by mohlo docházet ke gelování směsi již v zásobní nádrži zařízení.The saturation of the composition with oxygen slows the polymerization reactions and thus can be used for consolidation of rocks and pre-prepared mixtures. The disadvantage, however, is the need to precisely control the amount of oxygen supplied and / or the oxygen treatment time, since otherwise the composition injected into the rock would form an uncontrollable gel and in any case at a lower rate or low saturation the mixture could gel in the reservoir of the device.

Společnou nevýhodou všech těchto známých postupů je skutečnost, že větší část výchozích složek, akrylamid, metakrylamid a jejich deriváty, jsou jedovatými sloučeninami. V průběhu gelovatění se vážou tyto monomerní molekuly navzájem za vytváření delších řetězců, přičemž tyto řetězce jsou ještě vázány příčnou vazbou. Přitom vznikají polymerní molekuly, které jsou fyziologicky nezávadné. Okolí se tedy neznečišťuje vytvořeným bydrogelem, ale pouze zbytky nepřeměněných monomerů. Škodlivý účinek nezreagovaných monomerních zbytků na své okolí může být například omezen tím, že se polymerace reguluje tak, aby přeměna proběhla beze zbytků. Druhou možností je rozklad zbytkových monomerů přídavnými látkami, přidávanými do injekční směsi, kterými se zbytkové monomery bud rozloží, nebo přemění na nejedovaté látky.A common disadvantage of all these known processes is that most of the starting materials, acrylamide, methacrylamide and derivatives thereof, are toxic compounds. During gelling, these monomeric molecules bind to each other to form longer chains, which chains are still bound by cross-linking. This results in polymer molecules which are physiologically harmless. Thus, the environment is not contaminated by the resident formed, but only by the residues of unconverted monomers. For example, the detrimental effect of unreacted monomeric residues on its environment may be limited by controlling the polymerization so that the conversion is free of residues. A second possibility is to decompose residual monomers with additives added to the injectable mixture by which the residual monomers are either decomposed or converted into non-toxic substances.

Vlastní známé hydrogely na akrylové bázi mají dále tu nevýhodu, že jejich pevnost a odolnost proti působení tlaků není vždy dostatečná pro požadavky podzemních staveb a důlních děl. Vytvořené hydrogely na akrylové bázi jsou tlakem vody a plynu, jestliže tento tlak přesáhne hodnotu 2 až 3 MPa a jestliže v průběhu tvrdnutí bylo nutno uzavírat široké trhliny a mezery, ze zpevňovaného místa vytlačovány v průběhu měřitelného časového intervalu (několika hodin až několika dnů), popřípadě se jejich struktura poruší. Proto není možno pomocí těchto základních neaditirovaných hydrogelů na akrylové bázi dosáhnout ve všech případech za podmínek vysokých tlaků, které se v podzemních stavbách často vyskytují, trvalého utěsnění horniny a zamezení průsaku vody.Furthermore, the inherent known acrylic hydrogels have the disadvantage that their strength and resistance to pressures are not always sufficient for the requirements of underground structures and mine workings. The acrylic-based hydrogels formed are water and gas pressures if this pressure exceeds 2 to 3 MPa and if cracks and gaps had to be closed during hardening, they were pushed out of the consolidated area during a measurable time interval (several hours to several days), or their structure breaks down. Therefore, with these basic unadirected acrylic-based hydrogels, it is not possible to achieve permanent sealing of the rock and to prevent water leakage in all cases under the conditions of high pressures that often occur in underground constructions.

Všechny tyto nedostatky známých směsí a látek mohou být odstraněny způsobem podle vynálezu, kterým mohou být vytvořeny v horninách zpevňující a utěsňující vrstvy, vyhovující požadavkům podzemních staveb a děl ve všech směrech.All these drawbacks of the known mixtures and substances can be overcome by the method according to the invention, by means of which reinforcing and sealing layers can be formed in the rocks, meeting the requirements of underground constructions and works in all directions.

Při vlastních zkouškách bylo zjištěno, že přidáním v hmotnostním množství 0,1 až 10 proč., zejména 0,5 až 2 % amoniové soli, vytvořené s organickou nebo anorganickou kyselinou, k vodnému gelotvornému systému, obsahujícímu v hmotnostním množství 10 až 50 °/o akrylamid a/nebo metakrylamid, popřípadě až 5 % ve vodě rozpustného vinylového komonomeru, popřípadě až 2 % ve vodě rozpustného polyakrylamidu nebo ve vodě rozpustného akrylamidového kopolymeru a 0,1 až 5 %, zejména 0,2 až 2 proč. ve vodě rozpustného iniciátoru, tvořícího volné radikály, jako je napříkld peroxosíran alkalického kovu nebo amonný, organické azosloučenlny a peroxosloučeniny, se získá nový systém, který geluje při pokojové teplotě do 30 minut až 30 hodin, v závislosti na druhu a koncentraci iniciátoru, tvořícího volné radikály, přičemž doba gelování není většinou ovlivněna přítomností amoniové soli.In the tests, it has been found that by adding 0.1 to 10% by weight, in particular 0.5 to 2%, of an ammonium salt formed with an organic or inorganic acid, to an aqueous gel-forming system containing 10 to 50% by weight. o acrylamide and / or methacrylamide, optionally up to 5% water-soluble vinyl comonomer, optionally up to 2% water-soluble polyacrylamide or water-soluble acrylamide copolymer and 0.1 to 5%, in particular 0.2 to 2, why. a water soluble free radical initiator, such as an alkali metal or ammonium persulfate, an organic azo compound and a peroxy compound, provides a novel system that gels at room temperature for 30 minutes to 30 hours, depending on the type and concentration of the free initiator radicals, wherein the gel time is usually not affected by the presence of the ammonium salt.

Přivede-li se však tento systém do styku se silně zásaditým vodným roztokem a/nebo s vodním sklem a/nebo s vodnou suspenzí cementu, přičemž pracovní roztok nebo suspenze může popřípadě obsahovat nejméně jednu zrnitou a/nebo vláknitou pevnou látku a/nebo alkalickou sůl polymeru kyseliny akrylové nebo kopolymeru kyseliny akrylové, popřípadě alkalickou sůl jiného polyelektrolytického polymeru, pak se vytváří v časovém intervalu několika sekund až několika minut elastický, dostatečně pevný a stabilní gel, schopný dalšího bobtnání přijímáním vody, který vytváří dokonale vodotěsnou clonu a vyhovuje všem požadavkům podzemních staveb a důlních děl.However, when the system is contacted with a strongly alkaline aqueous solution and / or waterglass and / or an aqueous cement slurry, the working solution or slurry may optionally contain at least one granular and / or fibrous solid and / or an alkaline salt. an acrylic acid polymer or an acrylic acid copolymer, or an alkali salt of another polyelectrolytic polymer, then an elastic, sufficiently strong and stable gel is formed in a time interval of a few seconds to several minutes, capable of further swelling by water uptake. buildings and mining works.

Silně zásadité složky (louhy, cement nebo vodní sklo) jednak zajišťují průběh polymerační reakce s lepší účinností, tj. při reakci zůstává menší množství nepřeměněných monomerů, jednak časem hydrolyzují eventuálně zbývající akrylamid nebo metakrylamid, který neprošel reakcí a vytvářejí tak nejedovatý alkalický akrylát nebo akrylát alkalických zemin. Alkalický akrylát potom vytváří s ionty těžkých kovů, které jsou vždy přítomny ve spodní vodě, nerozpustné soli, například akrylát železa. Struktura gelu se přitom nikterak nepoškozuje, protože polymer hydrolyzuje mnohem pomaleji než monomer. Tímto způsobem je v plném rozsahu vyhověno požadavkům na ochranu životního prostředí.Strongly alkaline components (caustic, cement or waterglass) both provide a polymerization reaction with better efficiency, i.e., less unconverted monomers remain in the reaction, and eventually hydrolyze any remaining acrylamide or non-reacted methacrylamide to form a non-toxic alkaline acrylate or acrylate alkaline earths. The alkaline acrylate then forms insoluble salts, such as iron acrylate, with the heavy metal ions which are always present in the groundwater. The gel structure is not damaged in any way because the polymer hydrolyzes much more slowly than the monomer. In this way, environmental protection requirements are fully met.

Předmětem vynálezu je tedy způsob zpěv244910 ňování a utěsňování horninových vrstev, jehož podstata spočívá v tem, že se na místě zpevňování nebo utěsňování horniny přivede do vzájemného styku složka A tvořená vodnou a gelotvornou soustavou, obsahující hmotnostně 10 až 50 % akrylamidu a/nebo metakrylamidu, popřípadě až 5 % ve vodě rozpustného vinylového kornou omeru, popřípadě až 2 % ve vodě rozpustného polyakrylamidu nebo ve vodě rozpustného akrylamidového kopolymeru, 0,1 až 5 %, zejména 0,5 až 2 % ve vodě rozpustných a volné radikály vytvářejících iniciátorů a 0,1 až 10 %, zejména 0,5 až 2 % amoniové soli anorganické nebo organické kyseliny, přičemž zbytek do 100 % tvoří voda, se složkou B tvořenou vodným roztokem hydroxidu alkalického kovu nebo kovu alkalických zemin a/nebo vodnou cementovou suspenzí a/nebo roztokem vodního skla, přičemž obsah volné aikálie ve složce B je alespoň molárně ekvivalentní obsahu kyseliny v amoniové soli ve složce A, přičemž složka B obsahuje popřípadě alespoň jednu zrnitou a/nebo vláknitou pevnou látku.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method for singing and sealing rock layers, comprising contacting a component A formed by an aqueous and a gelling system comprising 10 to 50% acrylamide and / or methacrylamide by weight at the site of rock consolidation or sealing, optionally up to 5% of a water-soluble vinyl backing primer, optionally up to 2% of a water-soluble polyacrylamide or water-soluble acrylamide copolymer, 0.1 to 5%, in particular 0.5 to 2% of water-soluble and free radical-forming initiators; 1 to 10%, in particular 0.5 to 2% of an ammonium salt of an inorganic or organic acid, the remainder to 100% being water, with component B consisting of an aqueous alkali or alkaline earth metal hydroxide solution and / or an aqueous cement slurry and / or a water glass solution, wherein the free acid content of component B is at least molar eq wherein the component B optionally contains at least one granular and / or fibrous solid.

Jestliže obsah louhu ve druhé složce B postačuje pouze k neutralizaci kyselosti amoniové soli, polymeruje systém sice s dostatečnou rychlostí, avšak zbylé monomery, které nebyly přeměněny, potom hydrolyzují jen v malé míře nebo dokonce vůbec ne. S ohledem na význam ochrany prostředí je tedy výhodné, jestliže složky obsahuji větší množství louhu, než je množství ekvivalentní. Množství louhu může výhodně činit 2 až 5 % obsahu monomerů složek A a B.If the caustic content of the second component B is sufficient only to neutralize the acidity of the ammonium salt, it polymerizes the system at a sufficient rate, but the remaining monomers which have not been converted hydrolyze to a limited extent or even not at all. Therefore, in view of the importance of environmental protection, it is preferred that the components contain more than the equivalent amount of caustic. The amount of caustic may advantageously be 2 to 5% of the monomers content of components A and B.

První složka A, použitá při provádění způsobu podle vynálezu, může jako vinylový komonomer obsahovat ve vodě rozpustné divinylové sloučeniny, zejména methylen-bis-akrylamid a/nebo ve vodě rozpustné vinylkarboxylové kyseliny, například kyselinu akrylovou, kyselinu metakrylovou, kyselinu itakonovou, kyselinu maleinovou a podobné nenasycené karboxylové kyseliny. Vinylkarboxylové kyseliny mohou být obsaženy v první složce A také jako soli vytvářející složky amoniové soli; v takovém případě se kopolymer,ační partner, potřebný pro vytvoření gelu, uvolní z amoniové soli.The first component A used in the process according to the invention may comprise as vinyl comonomer water-soluble divinyl compounds, in particular methylene-bis-acrylamide and / or water-soluble vinyl carboxylic acids, for example acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid and similar unsaturated carboxylic acids. Vinyl carboxylic acids may also be present in the first component A as salts forming ammonium salt components; in this case, the copolymer, the coupling partner needed to form the gel, is released from the ammonium salt.

Při provádění způsobu podle vynálezu se jako druhé složky B použije vodných roztoků louhů, vodných cementových suspenzí a/ /nebo vodního skla, popřípadě ještě směsi pomocných látek. Pod pojmem vodní sklo se rozumí koncentrované nebo zředěné roztoky křemičitanu sodného. Cement, vodní sklo, popřípadě silné louhy uvolňují bezprostředně po uvedení první složky A do styku s druhou složkou B ihned amin z jeho soli. Amin, uvolněný ze soli, potom vytváří s iniciátorem, vytvářejícím volné radikály a obsaženým v první složce A, oxidačně redukční katalýz,ační soustavu a tím začíná probíhat gelovací proces. Cement, křemičitan vznikající z vodního skla, popřípadě přítomné přísady, například zrnitá nebo vláknitá plniva, polyelektrolytické soli apod., jsou jemně rozptýleny v gelové struktuře a mají v ní zpevňovací účinek. Bylo by možno prokázat, že mezi částicemi, vpravenými do gelové struktury, a polymery, tvořícími gel, dochází také k chemickým vazbám, které ještě více zvyšují pevnost gelu. Současně si však gel zachovává pružnost, bobtnatelnost a schopnost přijímat vodu, což je charakteristické pro známé gely na akrylové bázi. to znamená zabezpečují trvalé a úplné uzavření vrstvy proti pronikání vody.In carrying out the process according to the invention, aqueous solutions of lye, aqueous cementitious suspensions and / or waterglass, or even a mixture of excipients, are used as the second component B. Water glass means concentrated or dilute sodium silicate solutions. Cement, waterglass or strong lye immediately release the amine from its salt immediately after contacting the first component A with the second component B. The amine released from the salt then forms an oxidation reduction catalysis with the free radical initiator contained in the first component A, thereby initiating the gelling process. Cement, waterglass silicate, or additives present, for example granular or fibrous fillers, polyelectrolytic salts and the like, are finely dispersed in the gel structure and have a strengthening effect therein. It could be shown that chemical bonds also occur between the particles incorporated into the gel structure and the gel forming polymers, which further increase the gel strength. At the same time, however, the gel retains the flexibility, swellability, and water uptake characteristic of the known acrylic-based gels. that is, they ensure a permanent and complete sealing of the layer against water ingress.

Obsah cementu ve druhé složce B, obsahující cementovou vodní suspenzi, může být v hmotnostním množství 5 až 60 %, zejména 10 až 30 %. Voní sklo může být stejně jako koncentrovaný louh použito ve zředěném stavu, avšak použití koncentrovaného louhu je vhodnější. Má-li být použito zředěné vodní sklo, ředí se výhodně koncentrovaný roztok vodního skla vodou v poměru 1 : 1 až 1 : 2.The cement content of the second component B containing the cement water suspension may be in an amount of 5 to 60% by weight, in particular 10 to 30% by weight. Scented glass can be used in the diluted state as well as concentrated lye, but the use of concentrated lye is preferable. If dilute waterglass is to be used, preferably a concentrated waterglass solution is diluted with water in a ratio of 1: 1 to 1: 2.

Koncentrace polyelektrolytických alkalických solí jako přídavných látek ve druhé složce B je obecně v hmotnostním množství 1 až 20 °/o, zejména 2 až 10 %. Jako polyelektrolytickou alkalickou sůl je možno například použít sodnou sůl kyseliny polyakrylové nebo karboxymethylcelulózu.The concentration of the polyelectrolytic alkali salts as additives in the second component B is generally in an amount of 1 to 20% by weight, in particular 2 to 10% by weight. As the polyelectrolytic alkaline salt, for example, sodium polyacrylic acid or carboxymethylcellulose can be used.

Použije-li se ve druhé složce B vodného roztoku louhu, pak je louh v této druhé složce B obsažen v hmotnostní koncentraci 1 až 10 °/o. Louhem může být hydroxid sodný, hydroxid draselný, hydroxid vápenatý apod.If lye is used in the second component B of the aqueous solution, the lye is present in the second component B in a concentration of 1 to 10% by weight. The caustic may be sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide and the like.

Druhá složka B může obsahovat jako pomocné látky také zrnité a/nebo vláknité pevné látky. Takovými látkami mnohou být například kyselé, neutrální nebo mírně zásadité a jemně rozptýlené minerální částice, například křemičitý písek nebo mletý baryt s velikostí částic menší než 100 μτη, azbestové vločky a skleněná vlákna s délkou nejvýše 1 mm. Pevné látky jsou v suspenzi obsaženy v hmotnostním množství 5 až 40 %, zejména 5 až 20 °/o.The second component B may also contain granular and / or fibrous solids as adjuvants. Such substances may be, for example, acidic, neutral or slightly alkaline and finely divided mineral particles such as silica sand or ground barite with a particle size of less than 100 μτη, asbestos flakes and glass fibers with a length of not more than 1 mm. The solids are present in the suspension in an amount of from 5 to 40% by weight, in particular from 5 to 20% by weight.

Pokud druhá složka B obsahuje vodný roztok louhu, obsahuje výhodně také pevné přísady.If the second component B contains an aqueous liquor solution, it preferably also contains solid additives.

Druhá složka B může obsahovat také jiné přídavné látky, z nichž je možno jmenovat například následující:The second component B may also contain other additives, for example the following:

aj thixotropní minerální látky, zejména bentonit v hmotnostním množství nejvýše 30 %, zejména 5 až 10 %. Tato přísada usnadňuje injektáž druhé složky B.and thixotropic minerals, in particular bentonite in an amount of not more than 30% by weight, in particular 5 to 10%. This additive facilitates the injection of the second component B.

b) polyakrylamid nebo jiné neiontové, ve vodě rozpustné akrylové polymery v hmotnostním množství nejvýše 5 %, zejména 2 proč. Tyto polymery zvyšují viskozitu, zamezují tedy usazování pevných částic a příznivě ovlivňují strukturu gelu.(b) polyacrylamide or other non - ionic, water - soluble acrylic polymers in a quantity of not more than 5% by weight, in particular. These polymers increase the viscosity, thus preventing the deposition of solid particles and favorably affecting the gel structure.

c) tensidy potlačující vypěňování, přidávané v hmotnostním množství nejvýše 5 %, zejména 1 °/o. Tyto látky podporují smáčení zrnitých a vláknitých materiálů, zvyšují soudržnost mezi pevnými částicemi a gelem a zlepšují tak mechanické vlastnosti gelu.(c) suds suppressors, added in an amount of not more than 5% by weight, in particular 1%. These substances promote the wetting of the granular and fibrous materials, increase the cohesion between the solid particles and the gel and thus improve the mechanical properties of the gel.

Pro utěsňování jemných trhlinek a spár se používá ve druhé složce B s výhodou vodního skla a nebo silně zásaditého roztoku louhu, zatímco pro utěsňování větších a širších trhlin se jako druhé složky B používá především vodné suspenze cementu nebo silně alkalické vodné suspenze jiných zrnitých a/nebo vláknitých látek, popřípadě ve směsi s vodním sklem a/nebo polyelektrolytických zásaditých solí.For sealing of cracks and joints, preferably in the second component B, water glass or a strongly alkaline caustic solution is used, whereas for sealing larger and wider cracks, the second component B is preferably an aqueous cement slurry or a strongly alkaline aqueous slurry of other granular and / or % of fibrous substances, optionally in admixture with waterglass and / or polyelectrolytic basic salts.

Jak již bylo řečeno, musí být množství obou složek A a B vzájemně přizpůsobeno tak, aby množství louhu, obsaženého ve druhé složce, bylo minimálně postačující k uvolnění aminu z amoniové soli, obsažené v první složce A. Je však výhodnější, obsahuje-li druhá složka B několikanásobek tohoto základního nezbytného množství louhu. Hmotnostní poměr první a druhé složky, vyjádřený v obsahu pevných substancí, může být 1 : 0,1 až 1 : 10, zejména 1 : 0,3 až 1 : 3.As already mentioned, the amount of the two components A and B must be adjusted so that the amount of caustic contained in the second component is at least sufficient to release the amine from the ammonium salt contained in the first component A. However, it is preferable that the second component B several times this basic necessary amount of lye. The weight ratio of the first and second components, expressed in solids content, may be 1: 0.1 to 1: 10, in particular 1: 0.3 to 1: 3.

První složka A může být například přiváděna do styku s druhou složkou B tak, že na místě zpevňování jsou umístěna dvě zařízení, tvořená zejména injektážními zařízeními, kterými se obě složky současně vprayují do horniny. Je možno také používat dvou zásobních nádrží na obě složky A, B a injektážního zařízení s mísící hlavicí. V tomto druhém případě se obě složky A, B přivádějí odděleně do obou zásobních nádrží a smíchávají se dohromady teprve v mísící hlavici bezprostředně před injektováním. Je také možné obě složky A, B dopravovat za sebou do zpevňovaného místa.For example, the first component A may be brought into contact with the second component B such that at the consolidation point two devices are formed, in particular injection devices, by means of which both components are simultaneously sprayed into the rock. It is also possible to use two storage tanks for both components A, B and an injection device with a mixing head. In the latter case, the two components A, B are fed separately to the two storage tanks and are only mixed together in the mixing head immediately before injection. It is also possible to transport the two components A, B one after the other to the reinforcement site.

Doba tuhnutí samotné první složky A je obecně dostatečně dlouhá lí tomu, aby tato složka A mohla být v podzemí uložena na místo určení, aniž by přitopí docházelo k ucpávání příslušného zařízení. Druhá složka B může být s výjimkou směsí, obsahujících cement, skladována po neomezeně dlouhou dobu. Je-li druhou složkou B cementová suspenze, vmíchává se výhodně cement do vody těsně před Injektáží, popřípadě se cement vmíchává do vodného roztoku nebo suspenze pomocných látek. Pro zpevňování mohou být použity také směsi různých typů druhých složek B. Doba gelování první složky A se pohybuje, jak již bylo řečeno, v závislosti na druhu a koncentraci iniciátoru 0,5 až 30 hodin. Má-li být první složka A skladována po dobu, která překračuje dobu tvrdnutí, pak se výhodně přivádí do první složky A molekulární kyslík nebo plyn, obsahující molekulární kyslík, například vzduch; přivádění plynu však musí být zastaveno nejméně 5 minut před započetím injektáže.The setting time of the first component A itself is generally sufficiently long that the component A can be deposited underground at its destination without heating the device in question. The second component B, with the exception of cement-containing mixtures, can be stored indefinitely. If the second component B is a cement slurry, the cement is preferably mixed into the water just prior to the injection, or the cement is mixed into an aqueous solution or suspension of excipients. Mixtures of different types of second components B may also be used for strengthening. The gel time of the first component A, as already mentioned, varies from 0.5 to 30 hours, depending on the type and concentration of the initiator. If the first component A is to be stored for a period which exceeds the curing time, preferably molecular oxygen or a molecular oxygen-containing gas, for example air, is introduced into the first component A; however, the gas supply must be stopped at least 5 minutes before the start of the injection.

Vynález bude nyní blíže objasněn pomocí několika příkladů provedení, které však nikterak neomezují další možnosti provedení způsobu podle vynálezu.The invention will now be explained in more detail by means of several exemplary embodiments, which in no way limit the further possibilities of carrying out the process according to the invention.

Příklad 1Example 1

Připraví se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech)The following composition is prepared: Component A (in parts by weight)

51,6 dílů vody dílů akrylamidu dílů metakrylamidu díly metakrylátu sodného 0,4 dílů metylén-bis-akrylamldu díly fosforečné soli dietyléntriaminu 2 díly peroxosíranu amonného51.6 parts of water parts of acrylamide parts of methacrylamide parts of sodium methacrylate 0.4 parts of methylene-bis-acrylamide parts of phosphate salt of diethylenetriamine 2 parts of ammonium persulfate

Složka B (v hmotnostních dílech) dílů hydroxidu sodného dílů vody.Component B (in parts by weight) parts of sodium hydroxide parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě přibližně do asi 30 minut, složka B má časově neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky v objemovém poměru 1 : 1, vzniká z nich asi za 30 sekund elastický stabilní gel.Component A gels at room temperature for about 30 minutes, component B has an unlimited shelf life. When the two components are mixed in a 1: 1 volume ratio, they form an elastic stable gel in about 30 seconds.

Příklad 2Example 2

57.5 dílů vody dílů akrylamidu díl tetraethylenalykoldimetakrylátu • 2 díly hydrochloridu diethyltriaminu57.5 parts water parts acrylamide part tetraethylenalykoldimethacrylate • 2 parts diethyltriamine hydrochloride

0,5 dílu peroxosíranu amonného Složka B (v hmotnostních dílech] dílů hydroxidu vápenatého dílů vody.0.5 parts ammonium persulfate Component B (in parts by weight) parts of calcium hydroxide parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě přibližně za jednu hodinu, složka B má neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky v objemovém poměru 1 : 1, vytváří se asi za dvě minuty elastický stabilní gel.Component A gels at room temperature in approximately one hour, component B has unlimited shelf life. When the two components are mixed in a 1: 1 volume ratio, an elastic stable gel is formed in about two minutes.

Příklad 3Example 3

62.5 dílů vody dílů akrylamidu dílů monomethylolakrylamidu díly hydrochloridu dimethylaminoethanolu62.5 parts water parts acrylamide parts monomethylolacrylamide parts dimethylaminoethanol hydrochloride

0,5 dílu peroxosíranu amonného0.5 parts of ammonium persulfate

Složka B (v hmotnostních dílech) dílů hydroxidu sodného dílů bentonitu dílů vody.Component B (in parts by weight) parts of sodium hydroxide parts of bentonite parts of water.

Gelovací doba složky A je při pokojové teplotě asi 5 hodin, složka B má neomezenou dobu skladovatelnosti. Smísí-li se obě složky navzájem v objemovém poměru 1 : : 1, vzniká asi za 5 minut stabilní gel se zvýšeným prodloužením při přetržení.The gel time of component A at room temperature is about 5 hours, component B has an unlimited shelf life. When the two components are mixed together in a 1: 1 volume ratio, a stable gel with increased elongation at break is formed in about 5 minutes.

Příklad 4Example 4

Připrayí se směs následujícího složení: Složka A (v hmotnostních dílech) dílů akrylamiduPrepare a mixture of the following composition: Component A (in parts by weight) of parts of acrylamide

0,1 dílu methylen-bis-akrylaraidu díl peroxosíranu amonného díly triethanolaminhydrochloridu dílů vody0.1 parts methylene-bis-acrylaraide parts ammonium persulfate parts triethanolamine hydrochloride parts water

Složka B [v hmotnostních dílech) dílů křemenné moučky 5 dílů azbestových vloček díly Solakrolu (sodné soli kyseliny polyakrylové) díly hydroxidu sodného dílů vody.Component B [parts by weight] parts of quartz flour 5 parts of asbestos flakes parts of Solacrol (sodium polyacrylic acid) parts of sodium hydroxide parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 90 minut, složka B může být skladována po neomezenou dobu. Smísí-li se složky A a B v objemovém poměru 1 : 1, vzniká asi za 100 sekund elastický, stabilní a pevný gel.Component A gels at room temperature in about 90 minutes, component B can be stored indefinitely. When components A and B are mixed in a 1: 1 volume ratio, an elastic, stable and solid gel is formed in about 100 seconds.

Příklad 5Example 5

73,8 dílů vody dílů akrylamidu73.8 parts water parts acrylamide

0,1 dílu methylen-bis-akrylamid díly kyseliny akrylové díly soli kyseliny fosforečné a diethylentriaminu0.1 parts methylene-bis-acrylamide parts acrylic acid parts phosphoric acid salt and diethylenetriamine

0,1 dílu peroxosíranu amonného0.1 parts of ammonium persulfate

Složka B (v hmotnostních dílech) dílů jemného písku s velikostí částic max. 100 ,«m díly karboxymethylcelulózy díl sulfonátu vyššího alifatického alkoholu dílů hydroxidu vápenatého dílů vody.Component B (in parts by weight) parts of fine sand with particle size max. 100 .mu.m parts of carboxymethylcellulose part of sulfonate of higher aliphatic alcohol parts of calcium hydroxide parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 5 hodin, složka B má neomezenou skladovatelnost. Smísí-li se obě složky A a B navzájem v objemovém poměru 1 : 1, vytváří se asi za 30 minut elastický stabilní gel se zvýšenou pevností v tlaku, jehož pevnost se ještě zvyšuje působením podzemní vody.Component A gels at room temperature in about 5 hours, component B has unlimited shelf life. When the two components A and B are mixed together in a 1: 1 volume ratio, an elastic stable gel with increased compressive strength is formed in about 30 minutes, the strength of which is further increased by the action of groundwater.

P ř í k 1 a d 6Example 1 a d 6

75,5 dílů vody dílů akrylamidu 0,4 díly methylen-bis-akrylamidu 4 díly hydrofluoridu dimethyiarainopropionitrilu75.5 parts water parts acrylamide 0.4 parts methylene-bis-acrylamide 4 parts dimethyiarainopropionitrile hydrofluoride

0,2 dílu peroxosíranu amonného0.2 parts of ammonium persulfate

Složka B (v hmotnostních dílech) dílů koncentrovaného vodního skla 80 dílů vody.Component B (in parts by weight) of parts of concentrated waterglass 80 parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě asi za 10 hodin, složka B má neomezenou dobu skladovatelnosti. Po smíchání obou složek A a B v objemovém poměru 1 : 1 vzniká asi za 20 minut elastický gel se zvýšenou pevností v tlaku.Component A gels at room temperature in about 10 hours, component B has an unlimited shelf life. After mixing both components A and B in a 1: 1 volume ratio, an elastic gel with increased compressive strength is formed in about 20 minutes.

Příklad 7Example 7

54.9 dílů vody dílů akrylamidu 1 díl methylen-bis-akrylamidu 4 díly soli kyseliny metakrylové z diethylentriaminu54.9 parts water parts acrylamide 1 part methylene bis bis acrylamide 4 parts methacrylic acid salt from diethylenetriamine

0,1 dílu peroxosíranu draselného0.1 parts potassium persulfate

Složka B (v hmotnostních dílech) dílů cementu 80 dílů vody.Component B (in parts by weight) parts of cement 80 parts of water.

Složka A je skladovatelná při pokojové teplotě asi po dobu 10 hodin, složka B se připravuje bezprostředně před jejím použitím. Po smísení obou složek A a B v objemovém poměru 1 : 1 vzniká do 5 minut elastický gel se zvýšenou pevností v tlaku.Component A is stored at room temperature for about 10 hours, component B is prepared immediately prior to use. After mixing both components A and B in a 1: 1 volume ratio, an elastic gel with increased compressive strength is formed within 5 minutes.

Příklad 8Example 8

56.9 dílů vody dílů akrylamidu 0,1 dílu methylen-bis-akrylamidu díl peroxosíranu amonného díly triethanolaminhydrochloridu Složka B (v hmotnostních dílech) dílů cementu dílů bentonitu dílů vody.56.9 parts of water parts of acrylamide 0.1 parts of methylene-bis-acrylamide part of ammonium persulfate parts of triethanolamine hydrochloride Part B (in parts by weight) parts of cement parts of bentonite parts of water.

Složka A geluje při pokojové teplotě asi za hodinu. Složka B se připraví tak, že cement se přidává bezprostředně před smísením obou složek A a B do vodné suspenze bentonitu. Složky A a B se smísí v objemovém poměru 1 : 1 dohromady a homogenizují se. Homogenizovaná směs vytváří za 30 až 40 sekund elastický, stabilní a vysqce pevný gel.Component A gels at room temperature in about an hour. Component B is prepared by adding the cement to the aqueous bentonite suspension immediately before mixing both components A and B. The components A and B are mixed in a 1: 1 volume ratio together and homogenized. The homogenised mixture forms an elastic, stable and high strength gel in 30 to 40 seconds.

Příklad 9Example 9

53,8 dílů vody53.8 parts water

Claims

Method for consolidation and sealing of rocks or rock layers against water penetration by polymerization of acrylamide or methacrylamide in situ, characterized in that at the point of consolidation or sealing of the rock a component A consisting of an aqueous and gelling system containing 10 to 50% by weight is brought into contact with each other acrylamide and / or methacrylamide, optionally up to 5% water-soluble vinyl comonomer, optionally up to 2% water-soluble polyacrylamide or water-soluble acrylamide copolymer, 0.1 to 5%, in particular 0.5 to 2% in water parts of acrylamide 0.2 parts of methylene-bis-acrylamide 1 part of ammonium persulfate 5 parts of acrylic acid salt of triethanolamine

Component B (in parts by weight)

20 parts cement 10 parts bentonite

20 parts of fine-grained quartz sand

50 parts water.

Component A gels at room temperature in about one hour. Component B is prepared by adding the cement to the aqueous suspension immediately prior to mixing the two components. When the two components A and B are mixed in a 1: 1 by volume ratio, an elastic, stable and high-strength gel is formed in about 20 seconds.

BACKGROUND OF THE INVENTION 0.1 to 10%, in particular 0.5 to 2%, in particular ammonium salts of an inorganic or organic acid, the remainder to 100% being water, with component B consisting of an aqueous alkali metal hydroxide solution or an alkaline earth metal and / or aqueous cementitious slurry and / or waterglass solution, the free alkali content of component B being at least molar equivalent to the acid content of the ammonium salt of component A, wherein component B optionally contains at least one granular and / or fibrous solid substance.