ZESZ YT Y N A U K O W E P O L I TE CH NI K I ŚLĄSKIEJ Seria: GÓ R NICTWO z. 134
122Ł
N r kol. 835
S ta nisław JA NI CZ E K Ryszard MA J CH R Z A K
D O Ś W IA DC Z EN IA Z BADAlł N A D Z A S T O S O W A N I E M AKT YW O WA NY CH I E K S P AN SY WN Y CH SPOIW AN H YD R Y T O W Y C H W P R Z E M Y Ś L E W Ę G L O W Y M
S t r e s z c z e n i e . W ar t yk ul e zamieszczono c h r o n o lo gi cz n y przegląd osiągnięć b a d a w c z o - w d r o ż e n i o w y c h w dziedz in ie opracowania i w d r o ż e nia do p r z e m y s ł u w ę g l o w e g o a k ty w o w a n y c h (konstrukcyjnych) i e k s p an sywnych (porowatych) spoiw anhydrytowych, omówiono trudności wynika jące z b ra ku p ro d uc en ta spoiw oraz p r z e ds ta w io no a kt ualnie prowadzc ne prace w tym problemie.
1. Wpro wa dz e ni e
W Z ak ładzie M a t e r i a ł oz na w st wa w Górnic tw i e I ns t yt ut u P r o j e k t o w a n i a B u d o w y K o p a l ń i O c h r o n y P ow ie rz c hn i w P ol it e c h n i c e śląskiej podjęto w 1976 ro ku badania w P r o b le mi e R e s o r t o w y m MGiE N r 115 pt. "Metody i środki e k s ploatacji na d użych g łębokościach", które kontynuowano w P r o b l e m i e R e s o r towym MGiE N r 119 pt. "Wybrane p r o b l e m y eksploatacji złóż na du żych g ł ę bokościach". Bada ni a te oraz w d r o ż e n i a d o t y cz ył y kompozytów o charakterze spoiw na osnowie gipsu, f o sf og i p s u i głównie a n h y dr yt u a także ich pr ak tycznej prz y da tn oś c i p r ze de w s z y s t k i m w prz em yś l e węglowym.
P os tę p i w d r a ż an i e tych prac do p r z e m y s ł u w ią ż ą się ściśle z w y d a t n ą p omo c ą k o n s ul ta cy j ną D yr ektora In s ty tu tu Prof. dr hab. inż. M ir o sława C h u d k a .
Z założeń p r o g r a m o w y c h obu R e s o r t o w y c h Pro bl e mó w w y n ik ła po trzeba oprs cowania kompozytów (spoiw) s ku t ec z n y c h i pr os ty ch w użyciu, tanich oraz o partych o krajowe surowce, d a j ą c yc h po zw ią zaniu i stw ar d ni en iu tworzywa w d wóch rodzajach:
- tworzywa kon st r uk cy jn e służące do robót o gr a ni cz aj ą cy ch wp ł yw eksploa
tacji na gó r ot wó r i powierz ch ni ę , odpowie dn ie g o utrzym a ni a w y r o b i s k ka
p i t a ln y ch oraz b u d ow y tam izolacyjnych, także przeciwwybuchowych, - tworzywa e ks pansywne (porowate) służące do wypełniania, doszczelniania
i jako termoizolacyjne.
Do pod ję ci a takich b a d a ń s k ł an i ał r ó wn i eż raczej skro mn y zasób s to so w a n y c h dotychczas materiałów, s p r o w ad z aj ąc y się głównie do klasyc zn yc h betonów, w m n i e j sz ym s t o p ni u gi ps u i ba rdzo rz adko kompozytów na osnowie polimerów. C e m e n t y i gips są spoiwami, ze w z g l ę d u na powszechność u ż y t k o wania, coraz trudniej dostępnymi, dość drogimi a pona dt o nie zawsze n aj
134 S. Janiczek. R. Majchrzak
korzystniejszymi, np. w p r z y p ad ku w y pe łn ia n ia lub doszczelniania i innych. Kompozyty na osnowie po li merów w pr ak t y c z n y m z as to sowaniu sprawia
ją jeszcze nadal wiele trudności m a t e r ia ło wy c h i technicznych, także ze względów BHP a ponadto nie w każdych w a r u n k a c h są skuteczne oraz drogie.
Bliskim ideału byłab y grupa (rodzina) kompozytów miner a ln yc h lub wręcz spoiw, produkowanych na bazie tego samego p od st awowego składnika, który w zależności od potrzeb odpowiednio modyfikowany, dawa łb y spoiwa kon st ru k
cyjne, względnie ekspansywne. Wyda je się, że takimi okazały się akty w ow a
ne (konstrukcyjne) i ekspansywne (porowate) spoiwa a nhydrytowe wytwarzane na bazie krajowej mączki anhydrytowej, także z odpowiednimi wypełniaczami, dające w procesie tężenia tworzywa konstruk cy jn e lub ekspansywne (porowa
te) . Nie bez znaczenia jest fakt, że tego r o dz aj u spoiwa mo że wytworzyć każdy użytkownik na m i ej sc u ich zastosowania przez r ę c zn e lub mechaniczne zmieszanie składników sypki ch z w o d ą zarobową.
W problemie urzą dz eń do transportu, mie sz an i a składników i wykony wa ni a określonych robót ws pó ł p r a c u j e m y ściśle z Instytutem Od lewnictwa w P o l i technice Śląskiej.
2. DOTYCHCZASOWE R EZ U L T A T Y BADA]} I W D R O Ż E Ń (ZARYS CHRONOLOGICZNY)
W pierwszym etapie pr ez en t o w a n y c h prac przebadano głównie właśc iw oś ci kompozytów mine ra l ny ch na osnowie gipsu i fosfogipsu oraz wst ęp ni e a n h y drytu, także nape łn i an yc h p ył em d y mn ic o w y m lub pyłem dymnic ow y m z d od at kiem p iasku normowego [1, 2] . Stwier dz o no ich przydatność do p r ze ci w po ża rowego u szczelniania zrobów i ścian zawałowych, do natrysku osłonowego, wypełniania pust ek i p rz estrzeni za obudową, co pot wi e rd zi ły p r ób y p rzemy
słowe p r ze prowadzone w KWK "Manifest Lipcowy", "Borynia", "Powstańców Ś l ą skich" i "Rozbark". Za najbardziej p r z y d at n y w g órnictwie uznano ekspan
sywny kompozyt g i p s ow o- p op io ło w y n adający się głównie do wypeł ni a ni a i stabilizacji podsadzki za obudową górniczą [21, 2?J . N o w ą jakością wśród spoiw było u z ys kanie ek sp an sy w ny ch spoiw an hy d ry to wy c h na osnowie mączki a nhydrytowej o jakości zgodnej z B N - 6 5 / 6 0 1 1-06 z Kopalni A n h y dr yt u n N o w ym Lądzie oraz w s t ę pn e r o ze zn an i e ich właś ci w oś ci [1, 2J . Pow yż sz e b a d a nia p ogłębiono w p r a c y doktorskiej [3] a także omówiono w publ ik a cj ac h
[*, 5, 6].
W drugim etapie p ro wa d zo no obszerne i w y j aś n ia ją ce badania nad wpły we m różn o ro dn yc h ak t ywatorów i ekspansorów na w ła ściwości spoiw anhy dr yt o wy ch [7, 8, 9J • R e zu l ta te m tych badań było ustalenie o pt ymalnych receptur dla tego r o d za j u spoiw oraz wyty cz ne do ich wd ro ż en ia w pr zemyśle w ę g lo w ym
[22, 23, 24j. P r o b l e m ten pogłęb io no w p r a c y doktorskiej [10] oraz p r z e d stawiono w pu b li k a c j a c h [11, 12, 13, h J •
Ró w no cześnie pracowano nad m e to dą n i en is zc z ąc yc h b ad ań cech w y t r z y m a łościowych, głównie w w a r u n k a c h in situ, skał, betonów oraz tworzyw anhy-
Do świadczenia z b a d a ń nad zastosowaniem. 135
dr y to wy ch [7, 8, 9], pogł ę bi aj ąc ten p r o b le m w p r a c y doktorskiej [15] i p re zentując w p u b l i k a c j a c h [1 6, 17, 18, 28].
W trzecim etapie pr ow ad z on o prace b ad aw c zo -w dr o że ni ow e w wyt yp ow a ny ch k opalniach [i9, 20, 26], omówione w rozdziale. 4.
Wobec trudności z do s tawami a n h y dr y tu dla k opalń przeb ad a no anhydryty ze złoża w rejon ie w y d o b y w c z y m ZG "Konrad" na Do lnym Śląsku. Oka za ło się, jest jest to w pełni p r z y d a tn y surowiec do produkcji mączki anhydrytowej w zg lędnie go towych spoiw an h yd r y t o w y c h [2 0, 25]].
Aktualnie, mając do dyspoz y cj i dwa rodzaje mączek anhydrytowych, tj.
w ZA w N o w y m Lądzie i z ZG "Konrad" p ro wa d z i m y stale prace nad u l e p sz a niem właści wo śc i a k t y w o w a n y c h i eks p an sy wn y ch spoiw anhydrytowych, także n apełnianych, d o st os ow u ją c je nawet do in dy wi d ua ln yc h waru n kó w i potrzeb p oszcz eg ó ln yc h ko palń węgla.
D o t y ch c za so wy m efektem w i e l o l e t n i c h prac b a d a w c z o -w dr oż e ni ow yc h są:
- aktywo wa ne spoiwa a n hy dr yt o we konstrukcyjne, nadające się do w y k o n y w a nia torkretu osłonowego, b u d o w y tam i zo lacyjnych i korków podsadzkowych, w c hodnikach ścian zawałowych, b u d o w y tam pr ze c iw wy bu c ho wy ch (w trakcie b a d a ń w drożeniowych) oraz w t ła c za ni a w zroby i w y pe łn ia n ia pustek, tak
że po obw ał ac h [22] ,
- ekspansywne spoiwa anhyd ry t ow e (termoizolacyjne) do wy pe łniania, nada
jące się do wy ko n y w a n i a t orkretu osłonowego, w yp eł n ia ni a pustek w góro
tworze, prze s tr ze ni za obudową, do doszcze l ni an ia tam izolacyjnych i korków p od sa d z k o w y c h a także do uszczeln ia n ia zrobów ścian zawałowych
[23, 24].
P oz a innymi stoso wa ni e p r e z e n t o w a n y c h spoiw eliminuje zagrożenia p oż ar o
we, ogranicza deformację i potrzebę pr z eb u d o w y w y r ob is k a także pozwala na odzysk w 100# obud ow y stalowej (np. w KWK "M os zc z e n i c a " ) .
W ła śc i w o ś c i tych spoiw w skrócie omówiono w n astępnych rozdziałach.
3. A KT Y WO WA NE SPOI WA A NH Y D R Y T O W E KONSTRU KC YJ N E
W ią za ni e i twardnienie zaczy nu z mączki anhydrytowej jest proc es e m ba r
dzo powo ln y m (tablica 1), co u ni em ożliwia jego zastosowanie jako spoiwa w przemyśle węglowym. P r z y s p i e s z e n i e p r o c e s u w i ą z a ni a i twardnienia zaczynu a nhydryt ow e go jest m o ż l iw e i znane od w i e l u lat. Jest to jednak bardzo o bszerny tematycznie p r o b le m a zarazem w k ontekście dostępnej literatury w y m a g a j ą c y p e w n y ch wyjaśni e ń, u zu pe łn i eń a także pogłębienia. Wydaj e się, że to zadanie częściowo s p e łn ił y badania zp rezentowane w praca ch fj-14, 19, 20, 26].
W ba da n ia ch tych potwierdzono, a p rzede w s z y s t k i m w w i e l u pr zypadkach konkretnie uściślono, w p ły w r ó żn or o d n y c h a kt ywatorów na właści wo ś ci a kt y
wowanej mączki anhydrytowej, u zy skując w ten sposób spoiwa o zr óż ni c ow a
nych wł aś c i w o ś c i a c h pod w z g l ę d e m czasu wiąz an i a i doraźnej wyt rz y ma ło śc i
136 S. Janiczek, R. Majchrzak
Tablica 1 C za sy wi ąz a ni a niekt ó ry ch ak t yw owanych spoiw a n hydrytowych
na bazie m ą cz ek anh yd r yt ow yc h z N o wego Lądu i ZG "Konrad" [10, 20]
Ak t ywator # w : a Czas w i ą z a n i a ( h ) No w y Ląd
Ak ty w ator w:a
Czas w iązania (h) ZG "Konrad"
p oczątek koniec początek koniec
bez akt y
watora 0,20 20,00 42,00 bez 0,18 3,45 7,25
0,25 30,00 71 ,00 bez 0,16 7,00 12,00
0,30 46,00 106,00
Na O H 2 0,26 0,20 0,10 1 0,22 0,45 1,20
2 0,28 0,25 1.15 2 0,20 0,25 0,55
2 0,30 0,30 1,40
N a 2C0j 2 0,25 6,25 9,00 1 0,18 1,05 2,10
2 0,27 6,75 9,75 2 0,16 0,55 1.45
2 0,29 7,00 10,25
N a 2H P 0 4 3 0,26 5,00 7,50 1 0,19 4,20 7,05
3 0,28 5,50 8,25 2 0,17 1,40 2,35
3 0,30 6,00 9,00
na ściskanie. P o t w i er dz on o także, że właśc iw oś c i a kt y wowanego spoiwa a n h ydrytowego zależą od ro dz ąju.i ilości d odanego aktywatora, od rodzaju mączki anhydrytowej, sto s un ku ciężarowego w:a (wodasanhydryt) oraz od w a runków sezonowania próbek. W pr z yp a d k u zastosowania w y p eł n ia cz a spoiwa zależą także od jego r o dz a ju i ilości. Do b ad ań i wdrożeń używano mączki anhydrytowej o Jakości w g B N - 6 5 / 6 0 1 1-06 pochodzącej z K A w N ow y m Lądzie.
Nies t et y jakość tej mączki jest zmienna, co utrudn ia ł o badania i p o wt a rzalność uz ys k i w a n y c h wyników.
Wł a ściwości n iektórych akt y wo wa ny c h spoiw anh yd ry t ow yc h przytoczono w tablicy 2, nap e łn ia ny c h grypsem anhyd ry to w ym w tablicy 3, a żużlem to
pionym w tablicy 4.
N at om ia s t na r ys u nk ac h prze ds t aw io no zmiany doraźnej wytrzyma ło ś ci na ściskanie R c w czasie t (dni) spoiwa anhydry t ow eg o na bazie mączek z KA "Nowy Ląd" oraz ZG "Konrad" (wg tablicy 2) a w s zczególności spoiwa an h yd ry to w eg o nieak ty wo wa n eg o (rys. 1), spoiwa anhydryt ow e go aktywowanego Na oH (rys. 2), N a 2C 0 j . 1 0 H 2 0 (rys. 3) oraz N a 2HP0^. 12 H 2 0 (rys. 4).
Aktywo wa n e spoiwa an h ydrytowe da ją w p r ocesie tężenia dobre tworzywa konstrukcyjne, m ogące pracować w w a r u nk ac h p o w i et rz n o- su ch y ch (65# w i l gotności wz ględnej), także w nieco bardziej wilgotnych. Je dn ak o wo ż w w a r u n ka c h po w ietrza zawilgo co n eg o (95# w i l go t no śc i względnej) obserwuje się spadek doraźnej wytr zy m ał oś ci na ściskanie tworzyw anhydrytowych, nieki e
dy nawet znacznie poniżej 50# pierwotnej [10, 20].
Doświadc ze ni a z b a d a ń nad zastosowaniem.. 13,7
Tablica 2 Dora źn a w yt r zymałość na ściskanie R c (MPa) w czasie t/dni
n ie kt ór y ch a k t y wo w an yc h spoiw a n h yd ry to w yc h na b azie m ą czki z N o w e g o L ą d u i ZG "Konrad" [10, 20)
Aktywator % w:a
Dora ź na wytrz ym a ło ść na ściskanie R (MPa) w czasie t/dni
Waru nk i p owietrzno- -suche
Waru n ki powietrzno- -wilgotne
3
I
28j
120 _ 3 1 ?S 120Na bazie mą czki anhydrytowej z KA "Nowy Ląd"
bez ak ty watora
0,20 0,25 0,30
0,93 0,60 0,24
5.11 3,61 2,84
6,02 5,44 4,63
0,73 0,45 0,21
9,21 7,77 4,37
13,51 12,53 10,25
Na OH 1
2 3
0,26 0,26 0,26
1,79 1,86 2,06
6.25 7.26 8,30
10,34 13,59 12,13
2,05 2,20 1,80
3,81 4,25 4,03
10,83 11,72 15,15
Na^CO^ 1
2 3
0,25 0,25 0,25
9.73 9.73 9,30
12,70 19,85 18,02
12.70 21,00 19.70
6.05 6,16 6.05
8,75 9,00 7,94
8,80 10,35 9,5„a„
NagHPO^ 2
3 0,26 0,26
2,81 2,60
11,79 10,65
15,11 11,19
2,35 3,60
8,82 6,78
12,70 8,99 Na bazie m ą czki anhydrytowej z ZG "Konrad"
bez akty
watora 0,16 0,68 9,00 10,8 0,46 14,00 14,60
N aO H 2 0,22 3,8 18,1 21,4 3,5 10,2 11,8
N a 2C 0 3 2 0,18 5,7 21,0 26,2 5,4 9,4 9,3
N a 2H P 0 4 1.5 0,19 6,8 25,0 29,2 7,5 11,0 12,1
Tablica 3 Zmiana doraźnej wy tr zy m a ł o ś c i na ściskanie R c (MPa) w czasie t(dni) a k t y wo wa n yc h spoiw a n h y d r y t o w y c h z dodatkiem kruszywa anhydrytowego
(na bazie a n h y d r yt u z ZG "Konrad") [10, 20j
Z aw artość w % wag. A k t y w a tor % N a 2H P 0 4
w :a
Doraźna wytr zy ma ło ś ć na ściska
nie R c (MPa) w czasie t dni w w a r u n k a c h powietrzno-suchych Anhydryt Krus z yw o
1 7 28 90
90 10 1,5 0,17 7,8 30,8 3 1 , 0 3 1 ,0
80 20 1,5 /Ó, 18 7,5 25,6 30,2 31,2
70 30 1,5 0,19 7,3 25,0 27,1 27,4
60 40 1,5 0,20 7,8 22,6 23,5 23,6
50 50 1,5 0,22 10,0 17,3 21,0 21,0
Mączka anhydrytowaZG"Konrad" Huczka anhydrytowaK.. "nowyLad
138 S. Janiczek, R. Majchrzak
t~T ¡a <\j o ia oT
Ryn.1.Zmianadoraźnejwytrzymałościnaściskanie R w czasiet nieaktywowanegospoiwaanhydrytowego
Doświadczenia z badań nad zastosowaniem» *. __13S.
4 I O ( M
_
O h cg_
O O'o h *
co
CM
o CM
I O*
~1—
Om O
I O
l A
Otg)
<u c ai
CO
Otg)
> 7 u
> t J3
P-03 W O -P fcCO
0) CM CO O
N 'CO O o
O i
“ s
c o
CO T3
id O 00 «0
•H -CO 0) o a
CO id •H
c cQ>
•H r-C
O -P
'<0O o U M(0 TD O
BS
N PPK*
a)P o TJ
CO C
•HCO
a
00 oi
140 S» Janiczek, R, Majchrzak
bO0)
iiia) 0 no 0) 1o
TJ
5
a)
*
■ HO O
O u C M
a W
0)0
•HO
03 C M
CO CO N SCO
* C M
O H ffS O 4) O '40
•H r-ł C -H (0
* * m 'cn j S R
o CO T3 B O
•HCD -<0 0) O B
o c .M CO
6 s
N *>>
* 4)C 'N<0 MO
>r
142 S. Janiczek, R. Majchrzak
Tablica 4 Zmiana doraźnej w y t r zy m ał oś ci na ¿ciskanie Rę (MPa) w czasie t[dni]
a k t yw o wa ny ch spoiw a n h y dr y to wy ch z dod at ki e m kruszywa w postaci żużla topionego (na bazie a n h y dr yt u z N ow e go Lądu)
[ 10 , 20 ]
Zawartość w
# wag.
A k t y wator N a 2H P 0 4
#
w:a
Doraźna wytrz y ma ło ść w czasie
na ściskanie t (dni)
R c (MPa)
a n h y
dryt żużel Waru nk i p ow ietrzno-
-suche
Waru n ki p o wietrzno- -wilgotne
3 28 60 u 3 28 60
90 10 1,5 0,22 7,0 22,3 22,4 6,9 11 ,0 11,3
80 20 1.5 0,22 5,8 21,4 21.5 3.7 10,3 10,6
70 30 1.5 0,22 3,9 19,1 19,7 3,0 11.5 12.4
60 40 1.5 0,22 3,7 19,9 20,6 3,0 10,8 11 ,0
50 50 1.5 0,22 5,1 20,2 20,6 3,7 10,8 10,9
4. EKSPA NS Y WN E S P OIWA ANHY DR YT OW E DO W Y P EŁ NI AN I A
W n ie kt ó ry ch przypadkach, np. do wypełn i an ia p rz estrzeni za obudową, pustek w górotworze, doszcz el n ia ni e podsadzki itp., korzystniej jest sto
sować ekspansywne spoiwa anhydrytowe. C echą char ak te r ys ty cz n ą tych spoiw jest zwiększenie objętości zaczynu nawet do ok. 36#, w czasie p r o c e s u w i ą zania, co umożliwia do br ą p enetrację i dokładne w y pe łn i a n i e nimi pustych p r z e s t r z e n i .
Doda t ek niewielkiej ilości do mączki anhydrytowej aktywatora oraz s u b stancji pełniącej funkcję ekspansora p owoduje skrócenie c zasu wi ązania te
go spoiwa i jego pęcznie ni e (proces ekspansji). W a r u n k i e m podst aw ow ym jest taka s y nc hronizacja czasów wi ąz an i a i ekspansji by zachod zi ły one równo
cześnie, b ow ie m w y pr z ed ze ni e lub opóźnienie czasu ekspansji w stosunku do czasu wiąz an ia niwe c zy p r ak ty c zn ie zjawisko ekspansji.
P rz eb ad a no wiele aktywatorów i ekspansorów w róż ny ch ukł ad a ch jakościo- w o- il o śc io wy c h pr zy u życiu różn eg o r o d za ju mącz ek a n h y dr y to wy ch stw i er dz a
jąc, że w łaściwości e kspansywnego spoiwa anhydry to we g o zależą od rodz aj u i ilości aktyw at o ra oraz ekspansora, r o d za j u mączki anhydrytowej, s t os u n
ku ciężarowego w ja (woda:anhydryt) a także waru nk ó w sezonowania p r óbek [1-4, 8-13, 19, 20, 23, 24].
Tworzywa otrzymywane z ekspans yw ny ch spoiw anhydryt ow yc h cechuje nie
w iel k a wytrzymałość doraźna na ściskanie, r z ę d u do około 3 MPa b ow ie m są one porowate. N a d a j ą się jako tworzywa t ermoizolacyjne i do pracy w w a r u n kach powietrzno-suchych, b o w i e m w w a r u n ka ch powle tr zn o -w il go t ny ch nastę
puje spadek doraźnej w y t r zy m ał oś ci na ściskanie, n i ekiedy poniżej 50#
p i e r w o t n e j .
D oś wi a d c z e n i a z b ad a ń nad z as tosowaniem... 143
Tablica 5 W ła śc i wo śc i n i ek t ór yc h eks p an sy wn y ch spoiw a nh yd r ytowych
na bazie m ączki anhy dr yt ow e j z ZG "Konrad" i N o w e g o Lą du [10, 20]
Czas wi ązania Doraźna w y t r z y małość na ści-
• “ n lt ó ? 8
W i e l kość eks
pansji Akty wa -
* E k s p an so r * w:a p oczą- ko-
(h) (h) warunki
po wie- trzno- -suche
warunki po wie- trzno-
—w i l gotne
%
N a bazie mączki an hy d rytowej z ZG " K o n r a d "
N a 2H P 0 4 2 N a H 2P 0 4 2 0,20 2,30 8,0 2,8 2,1 ok. 31
N a 2C 0 3 2 NaHC O j 2 0,19 1,10 1,55 2,8 1,8 ok. 35
N a bazie mączk i anhy d ry to we j z N ow eg o Lą d u
- - N a H C Oj 1 0,25 2,4 0,6 ok. 36
N a 2C0j 2 N a H C O j 1 0,25 1.2 0,5 ok. 36
N aO H 0,5 N a H C Oj 2 0,26 2.9 0,9 ok. 32
N a 2H P 0 4 3 N a H g P O ^ 3 0,25 1,8 1,0 ok. 29
5. W D R O Ż E N I A
P r o w a d z o n e w os t at ni ch k ilku latac h wdr oż e ni a spoiw a n h yd r yt ow yc h w p r z e my ś le w ę g l o w y m p r z e d s t a w i o n o w skrócie w tablicy 6.
Do prac w ko pa ln i a c h z wi ąz a ny ch z p r a kt yc zn y m zas to so w an ie m spoiw anh y d r y t ow yc h w y k o r z y s t u j e się u rz ąd z en ia sys te mu P o l k o u m o ż l iw ia ją c e pracę li nil transportu p n eu ma t y c z n e g o i mi es za ni a składników sypkich oraz m i es za nie składn ik ów s y p ki ch z cie kł ym i w trakcie trans po rt u i to w uk ładzie ciąg ł ym lub cyklicznym. U rz ąd z e n i a te opracował, stale doskonali i wdraża do p r z e m y s ł u Ins ty tu t O dl ew n ic tw a w P o li te c hn ic e Śląskiej.
6. A K T U AL N IE P R O W A D Z O N E B A D A N I A POSZE RZ A JĄ CE P R O B L E M
Ak tu a ln ie prow a dz i się d alsze badania posz er z aj ąc e pr ez en t o w a n y p r o blem, a w szczegó ln o śc i nad:
- uz y sk a n i e m a k t yw ow a ne go spoiwa anhy d ry to we g o s z y b k o t w a r d n l e j ą c e g o , tj.
do R c <~ 5 MPa w c ią g u 5 godzin oraz o wys ok ie j końcowej doraźnej w y trzymałości na ściskanie,
144 _S>j_Ja_n£c£ekj_R^_Ji(aj£hrzaJ^
- doborem skute cz n ie js zy c h ak tywatorów i ekepansorów, przyspie s za ją cy c h proces wiąz a ni a i twardnienia oraz ma ją c yc h wpływ na w y s o k ą końcową do
r aźną wytrzymałość na ściskanie stwardniałego tworzywa, - h yd r of ob iz a cj ą spoiw anhydrytowych,
- pr zy da t no śc ią złóż a n h y d ry tu z r e jo nu w y do b yw cz eg o ZG "Konrad" do pro
dukcji spoiw anhydrytowych.
Tablica 6 P r z y kł a dy w d r o ż e ń spoiw anhydry to w yc h w górnictwie
KWK Zakres wd r ożenia E f e k t y
ekonomiczne
Halemba 1. W t ł ac za ni e spoiwa anhydrytowego w zroby zawałowe celem zmniejszę-, nia zagrożenia pożaro we g o i meta
nowego
2. W y ko n yw an ie t o rkretu osłonowego celem zmniejszenia zagrożenia po
żarowego i metanowego
3. Doszcz e ln ia ni e tam izolacyjnych i korków pod sa d zk ow yc h a nhydrytem e ks pa nsywnym
W y l i cz o ny efekt za r ok 1982/83 w y n o s i :
4. 6 02.881,- zł
Moszczenica 1. W y ko n yw an ie anhydryt ow e go pasa pods a dz ko we g o w chodnikach przy- ściano wy c h ścian zawałowych, ce
lem ograniczenia s am ozapłonu w ę gla w zrobach i p o p ra wy warunków w en ty l a c y j n y c h w ścianie.
D od at ko w ym efek t em jest znaczna poprawa utrzym a ni a chodników przy- ściano wy ch i odzysk obudowy stalo
wej w 100%
2. likwidacja wyrw i obwałów w chod
nikach w ę g l o wy c h
W y l i c zo ny efekt za rok 1983/84 wynosi:
5 .356.820,- zł
Sośnica Jak w KWK "Moszczenica" P r z e wi dy w an y efekt za rok 1984/85 w y n i e sie:
5.916.300,- zł
W przed mi o ci e w d r o ż e ń prowadzone są prace w dal sz y ch kopalniach w iden
tycznym zakresie jak w tablicy 6, a także prace przygot o wa wc ze związane z budową tam p r z e ci ww y bu ch ow y ch z akt yw o wa ny ch spoiw anhydrytowych.
7. UWAGI
W yda j e się, że spoiwa anhydrytowe w krajowym górnictwie w ę g l o w y m sta
nowią pewną nową technicznie jakość. Po tw i e r d z a j ą to dotychczasowe pra k
tyczne doświadczenia, oparte o konkretne wdrożenia, a także osiągane przy tym wyra źn e efekty ekonomiczne.
D oś wi ad cz e ni a z badań nad zastosowaniem...
/
O ry gi na l ną nową jakością jest ek spansywne spoiwo anhydrytowe, nadające się szczeg ó ln ie do wy pe ł niania, d o sz cz el n ia ni a oraz jako tworzywo termo
izolacyjne.
Z as ad n i c z ą p r z e s z k o d ą w szer ok i m wy k or z y s t a n i u spoiw a n h y d ry to wy c h w p rz em y śl e w ę g l o w y m jests
- brak p r od uc en t a spoiw anhydrytowych,
- br ak produ ce nt a u r z ą d ze ń s y st e mu Polko, niezbę dn yc h do w yk on yw a ni a robót ze spoiwami anhydrytowymi.
W tym w z g l ęd zi e p o tr zebne są p i l n i e określone ustalenia i działania.
L ITERA T UR A
[ 1 ] J an i c z e k S., Ma jc h r z a k R.: Badania prze my s ło we zastosowania a kt yw i z o w a n y c h pyłów d y m n i c o w y c h dla celów stabilizacji skał i podsadzki za obudowa s eg me n to wą w y r o b i s k kapitalnych. P r o b l e m r e s o r t o w y MGi E nr 115/4.4. S p ra wo z d a n i e etapowe. Pol. SI. Gliwice 1976.
[2] J a n ic ze k S., M a j c h r z a k R. i inni: Badania prze my s ło we zastosowania a kt yw i z o w a n y c h pyłów d y m n i c o w y c h dla celów stabilizacji skał i p o d sadzki za obu do wą s eg me n t o w ą w y r o b i s k kapitalnych. P r o b l e m res or t ow y MGiE nr 115/4.4. S pr aw o z d a n i e końcowe. Pol. Śl., Gliwice 1977.
[ ij Bory cz ko J.: Mi n er al ne k o m p o zy t y ekspansywne oraz ich stosowanie w b u d o wn ic tw i e górniczym. P r a c a doktorska. Pol. Śl., Gliwi ce 1978.
[ 4 3 J a n ic ze k S., M a j c hr za k R. i inni: Tworzywo ekspansywne do u s z cz e l
niania g ó r o t w o r u i w y p e ł n i a n i a p u s t e k w o to c zeniu w y r o b i s k górniczych.
Zesz. Nauk. Pol . śl., G ó r n ic tw o nr 85, Gliw ic e 1978.
["5] J a n i c z e k S. i inni: Możliw o śc i stosowania spoiw fo s fo gi ps o wy ch w b u downic tw ie górniczym. M a t e r i a ł y S y mp o z j u m - nowoczesne technologie w b u do wn ic t wi e górniczym. K a t o w i c e 1978.
[
6]
J a n ic ze k S . t M a j c hr za k R. i inni: P o pi oł o - g i p s o w y w y so ko e k s p a n s y w n y kompozyt do likwidacji w y r o b i s k górniczych, pu stek w górotworze i p rzestrzeni za obudową. P r z e g l ą d G ór ni c z y N r 7-8/1980.[7] J a n ic ze k S., Ma jc hr za k R. i inni: O p ra c ow an ie o p t ym al n yc h składów spoiw, technologii ich w y k o n a n i a oraz metod kontroli obszarów s t a b i l izowanych skał w w a r u n k a c h zwięk sz o ny ch ciśn ie ń d eformacyjnych.
P r o b l e m R e s o r t o w y MG iE nr 115/4.4. S p r aw o zd an ie etapowe. Pol. śl., Gliwice 1978.
[ej J a n i c z e k S., M a j c h r z a k R. i inni: O p r ac ow an i e o p t ym a ln yc h składów spoiw, technologii ich w y k o n a n i a oraz metod kontroli obszarów s ta bi l iz o wa ny ch skał w w a r u n k a c h zwi ęk sz on y ch ciśn ie ń deformacyjnych.
P r o b l e m R e s o r t o w y MGiE nr 115/4.4. Spraw oz d an ie etapowe. Pol. śl., Gliw ic e 1979.
[93 Jani cz e k S., M a j c h r z a k R. i inni: O pr a co wa ni e optym al ny c h składów spoiw, technologii ich w y k o n a n i a oraz metod kontroli obszarów stabi
l izowa n yc h skał w w a r u n k a c h zwię ks z on yc h ciśnień deformacyjnych.
P r o b l e m R e s o r t o w y MG iE nr 115/4.4. Spraw oz d an ie końcowe. Pol. śl., Gliwice 1980.
[łój Madaj M.: Wp ł yw w y b r a n y c h aktyw a to ró w i ekspansorów na niektóre w ł a ściwości mączki a nh y drytowej w aspekcie z as to sowania jej w górnictwie jako spoiwa ekspansywnego. P r a c a doktorska. Pol. Śl., Gliwice 1982.
[1 13 Jan ic z ek S., M a j c h r z a k R. i inni: W y s o k o e k sp an sy w ne spoiwo a n h y d r y towe do torkretowania osłonowego w technice górniczej. Pr ze gl ąd G ó r n iczy nr 12/1980.
146 S. Janiczek, R. Majchrzak
[l2j Jan ic z ek S., J. Boryczko, R. Majchrzak: M i ne ralne kompozyty na osno
wie a k t y w i z ow an yc h p opiołów lotnych w technice górniczej. Zeszyty N a u k ow e s. Górnictwo nr 107, Gliwice 1981.
[1 3] Ja ni c ze k S., M a j c hr za k R. i inni: Aktywowane spoiwa anhydrytowe do w yp eł n ia ni a p u s t e k poza obudową w yr ob i s k g ór n ic zy ch i torkretowa o słonowego w technice górniczej. Przegląd G ó r n i c z y nr 9/1082.
[14] J a n i c ze k S. i inni: W y k o rz y st an ie spoiw a n h y dr y to wy ch w budownictwie p od zi e mn ym kopalń. M a t e r i a ł y konferencyjne NOT, K o k ot ek 1983.
[153 Ma jc h rz ak R.: Z as tosowanie metod a ku s tycznych do badania parametrów t echnicznych obudów m u r o w yc h beton o wy ch i ceglanych. Pr ac a doktorska Pol. śl., Gliwi ce 1979.
(j6] J a n i c z e k S., M a j c hr z ak R. i inni: Sposób pom i ar u wy tr zy ma ł oś ci i gru
bości o b u d o wy m urowej w y r o bi sk górnic z yc h z za stosowaniem u lt ra dź w ię kowej metody. Pr zegląd Górn ic z y nr 6/1975.
[17 3 J a n ic ze k S., Ma jc hr z ak R i inni: Ultrad źw ię ko w a metoda propagacji pośredniej fal w pomiarze wyt r zy ma ło ś ci górni cz yc h obudów murowych.
Zesz y ty Nauk ow e Pol. śl., s. Górnictwo nr 106, Gliwice 1980.
[18 3 Jan ic ze k S., Ma jchrzak R. i inni: Badania laboratoryjne nad ultra
dź w ię ko wą m e t o d ą "V" p o m i a r u wytrzym a ło śc i i grubości g órniczych obu
dów betonowych. Zesz yt y Nau ko we Pol. Sl., s. Górnictwo nr 461/1976.
[193 J a n i c z e k S., M a j c h rz ak R. i inni: Wd ro ż en ie i badania "in situ" spoiw ekspansy wn yc h dla utrzymania i ochr o ny w y r o bi s k górniczych w w a r u n kach KWK "Halemba" oraz innych wy ty po w a n y c h kopalń. P r ob l em resortowy MGiE nr 119/4.3. Spra w oz da ni e etapowe. Pol. Śl., Gliwice 1982.
[203 J a n i c z e k S., M a j c h rz ak R. i inni: Wdr oż en i a i badania in situ spoiw ekspansy wn yc h dla utrzymania i ochr o ny w y r o bi s k górnic z yc h w w a r u n kach KWK "Halemba" oraz innych w y t y p o w a n y c h kopalń (KWK "Moszczeni
ca") P r o b l e m res or t ow y MGiE nr 119. Spra wo zd an i e etapowe. Pol. Śl., Gliwice 1983.
[¿i] C hu d ek M., J a n i c z e k S., M a j c h r z a k R. i inni: E ks pa n s y w n y środek zwła
szcza do w y p eł ni an i a i stabilizacji podsadzki za obudową w y robisk g órniczych. P a t e n t y P R L nr 108819.
[223 C hudek M., J a n i c z e k S., Ma j ch r z a k R. i inni: Sp osób w y twarzania za
p ra wy anhydrytowej. P t e n t P R L nr 118122.
[233 Ch udek M., J a n i c z e k S., M a jc hr za k R. i inni: Sposób w yt warzania po
rowatej zapr aw y a nhydrytowej. P at en t P R L nr 118074.
[243 C hudek M., J a n i cz ek S., M a j c h r z a k R. i inni: Sposób w y twarzania poro
watej zaprawy anhydrytowej. Pa tent P R L nr 118108.
[25] Jan i cz ek S., Ma j chrzak R. i inni: Badania laboratoryjne przydatności mączki anhydrytowej z ZG "Konrad" do celów b u downictwa węglowego.
S pr aw ozdanie z badań dla ZG "Konrad", Gliwice 1983.
[263 Jan i cz ek S., Ma j chrzak R. i inni: Wd ro żenia i badania in situ spoiw e kspansywnych dla utrzymania i ochr on y wy ro b i s k górni c zy ch w w a r u n kach KW K "Halemba" oraz innych w y ty po w a n y c h kopalń. P r ob le m reso rt o
w y MGiE nr 119. S pr a wozdanie końcowe (w opracowaniu) Pol. Śl., Gli
w ic e 1984.
[27] J an i c z e k S., Ma j ch rz ak R., B oryczko J.: Zastosowanie ultradźwiękowej m e t o d y p ropagacji pośredniej do badania wytrzym ał oś c i obudów szybo
wych. I S ym po z j u m "Nowe mat er i ał y budowlane w Polsce". Zarz. Oddz.
ITB. M a t e r ia ły K on ferencyjne. Ja ch r an ka 1980.
{283 J an ic z e k S., Bor yc zk o J., Maj c hr za k R.: K om p o z y t y m i n e r a l n e w tech
nice górniczej. I Sympozjum: "Nowe ma t er ia ły budowlane w Polece".
Zarz. Oddz. ITB. Mat er ia ł y Konferencyjne, Jachranka 1980.
Recenzent: Doc. dr inż. Stanisław Ropski W pł yn ęł o do Redakcji w pa źd zi e r n i k u 1984 r.
Do ś wi ad cz e ni a z b a da ń nad z a s t o s o w a n i e m . .. i i i
OffiiT HCCJIMOBAHHii IIO IIPHMEHEHHK) AKTHBHPyKSHHX 3KCIIAHCHBHHX AHTHflPHTHHX CBH30K B yrOJIhHOH nPOMUJliJIEHHOCTH
P
e 3 k i m eB
C T a T b e npe,ncTaBjieH o ó 3 op HCCJieAOBaTejibCKo-npHMeHHTejibHbix flocTHxemifi b o 6 jiaciH p a 3p a 6 o i K H h n p H M e H e H H H b yrojibHoft npoMumjieHHOCTH aKTHBHpoBaHHbix (KOHOTpyKIlHOHHbtx) H 3K C n a H 0 H B H H X ^ n o p H C T H x ) a H r n , ą p H T H U X C B H 3 0 K. OTOBOpeHhl TpyflHOCTH B 0 3 HHKaiOIUHe B CJieflCTBHe H e A O C i a T O H 3 roTOBHieflH C B H 3 0K a T a K * e npeflCTaBjieHbi p a C o i u , K o i o p u e B e ^ y i o a b H a c i o a m e e B p e M H b s t o B ofijiacTH.S TUDIES ON THE A P PL IC AT I ON OF A C T I V A T E D A N D E X P A N S I V E A N HY D R I T E BINDE R IN THE C OA L I N DUSTRY
S u m m a r y
The arti c le contains c h r o no lo gi c al re view of scientific achievements in de s cr i b i n g and a p p l y i n g in the coal i ndustry of the activated (struc
tural) and expansive (porous) an h yd ri te binder. Difficulties r e s u l ti n g from the lack of a b i n d e r m a k e r ha ve been discussed, and the studies b e in g carried out now over this p r o b l e m have been presented.
