[发明专利]一种稳定组合物及其用于稳固地下构造的方法

说明书

本发明涉及为防止塌顶及渗出水等灾害的可用泵注入地下构造的裂纹和裂缝中的稳定组合物及其用于稳固地下构造的方法。

在采矿中，尤其对于煤矿或类似矿芷中，通常有一条或多条进入坑道或入口通道而到达要开采的煤层或矿层。一种通常使用的方法，叫做长壁（longwall）法，产品用切割机或刨煤机自矿壁上挖出，并用传送机或其它方法将其运送出来，该刨煤机被移送所要求的一定的距离直至煤层。洞穴因开采的产品被运走而变大，洞顶开始塌落到坑道上。这样，每一次刨煤机挖去的矿壁部分都得支撑矿顶，并将输送机或其它输送装置移到新的矿壁或采矿面，而在移动刨煤机行进方向上的矿顶则塌落到坑道上。参见Janssen的美国专利3，892，442中所述的长壁开采法。

已经应用了许多方法来预防地下构造的塌顶问题。典型地有使用木材框架或岩石插栓而形成支撑结构，以防止与该支撑结构直接接触的矿顶的塌落。在木材框架的操作中，在坑道的四周用木材支起框架，而制得了支撑结构。在岩石插栓操作中，在地下构造中打孔，并在其中使用自固化组合物，而得到紧固插栓。该自固化组合物是由含有树脂和催化剂的药筒提供的。例如Plaisted的美国专利4，260，699中叙述了聚酯粘合剂系统以及在含有树脂和催化剂的药筒中使用该系统的方法。

然而，上述支撑地下构造的方法并不总是可接受的或易实施的。这样，用泵注入到地下构造裂纹和裂缝中的稳定组合物常被用来稳固地下结构。已经应用了各种各样的组合物来稳固和加强地下构造的顶和壁。已经提出了许多的稳定系统，由简单的基于水泥的系统到复杂的相当昂贵的含有水溶性丙烯酰胺组合物和各种酚醛树脂的基于凝胶化的系统。

然而，最稳定的组合物并不是商业是最成功的，优先使用的是那些含有便宜的供应量充足的成分的，易于注射到结构裂纹和裂缝中的，能使承重墙壁或其它结构变成稳固的、坚硬的、防水的具有相当强度的结构的，抗收缩的，在短期内固化的，但又是可控制时间量的，并且是惰性和无毒的，以避免对操作人员的伤害及对周围环境的污染。

人们已经提出了聚酯树脂组合物及其它合成树脂系统用于灌浆地下构造中。例如Brown等人的美国专利3，091，935和Lundberg等人的美国专利3，091，936中已提出了使用聚酯灌浆组合物。然而，其中所述的聚酯系统的缺点是对收缩很敏感，会导致地下构造的灾难性的失败。

后来，使用聚氨酯基的灌浆系统，当用泵将该组合物注入坑道的裂纹和裂缝中时提高了地下矿床的墙壁的承载能力。聚氨酯基的系统提供了所需的稳定组合物的必要的强度和稳定性。例如，Muller等人在美国专利4，965，297中透露了一种加强地质结构的方法，其方法是注入一种组合物使其在地下结构中反应生成聚氨酯塑料。典型地，这种反应混合物是基于多异氰酸酯成分，多元醇成分和各种辅剂及添加剂。

然而，在封闭的地下空间中，基于聚氨酯的系统由于使用大量的异氰酸酯，对人体健康和安全有很大的危害。本专业领域的熟悉人员都知道，诸如散发的有毒或有害的烟雾、灰尘等的危害，特别是在矿床中操作时，是最麻烦的。这些烟雾、灰尘等必须被控制并从坑道中除去以防止对矿工的伤害。通常使用排风技术来控制这种烟雾，使用这种系统的维护和操作是昂贵的，它需要周密的计划以提供合适的空气流通通道。

总之，现有技术中的组合物和方法都存在如下的一个或多个缺点，它包括凝胶和固化速度慢，难于注射到泥土构造中，收缩现象，注射和固化期间对环境条件敏感，和有危险发生。因此，很有必要提供一种改进了的稳固地下构造的稳定组合物及方法。

本发明的目的是提供一种稳固地下构造的方法，它包括在地下构造中注入一种稳定组合物，例如，在地下构造的裂纹和裂缝中用泵注入一种组合物，它让其固化来稳固地下构造。

在一实施方案中，本发明叙述了一种稳固地下构造的方法，它包括在地下构造中注入一种稳定组合物，并让其固化来稳固该结构，其中的稳定组合物包含一种不收缩的聚酯树脂系统及一种催化剂。

在另一实施方案中，本发明叙述了一种稳固地下构造的方法，它包括在地下构造中注入一种稳定组合物，并让其固化来稳固该结构，其中的稳定组合物包含一种不收缩的含有热塑性微球体的合成树脂系统。

在另外实施方案中，本发明叙述了一种稳固地下构造的方法，它包括在地下构造中注入一种稳定组合物，并让其固化来稳固该结构，其中的稳定组合物包含一种没有多异氰酸酯的不收缩的合成树脂。

本发明的再一个目的是提供一种稳固地下构造（例如矿床）的墙壁用的稳定组合物。因此，这里所述的是应用于本发明方法中的稳定组合物。