MX2013001019A - Sistema de resina y anclaje de roca. - Google Patents

Abstract

La invención suministra un kit que comprende un anclaje de roca que tiene un mezclador estático y un sistema de dos partes en donde una primera parte del sistema de resina comprende un isocianato y una segunda parte del sistema de resina comprende un silicato; un anclaje de roca asegurado en una formación de tierra; y un método pata asegurar un anclaje de roca.

Description

SISTEMA DE RESINA Y ANCLAJE DE ROCA [001] La presente invención se relaciona con un sistema que comprende un anclaje de roca que puede ser auto-perforador y un sistema de resina para uso en asegurar el anclaje de roca, especialmente a un sistema de resinas de dos partes que comprende una parte de silicato y una parte de isocianato o pre-polimero isocianato y métodos para usar el sistema de resina con un anclaje de roca. [002] Los anclajes de roca son utilizados en la minería y en ingeniería civil para soportar formaciones de tierra o roca' para asegurar un barranco o un techo/paredes/pisos de mina/túnel. Los anclajes de roca son usualmente anclados en su lugar utilizando un sistema de lechada a base de cemento o de polímero. El anclaje de roca puede tener un canal a través del cual el sistema de lechada es bombeado hasta que el agujero y el canal sean llenados. Es difícil encontrar un sistema de lechada que pueda ser bombeado durante un tiempo suficiente pero que después se cure suficientemente rápido y con una fuerza de curación temprana suficientemente fuerte para que el anclaje de roca sea efectivo sin' un soporte temprano adicional. [003] El sistema de resina también debe tener ciertas propiedades que permitan su uso en minas subterráneas de carbón utilizando suministro a granel o semi-granel en vez de cápsulas. Algunas de estas propiedades incluyen un alto punto de inflamación para los componentes individuales (mayor de 38 grados C), una baja inflamabilidad y un alto índice de oxigeno para resinas curadas. [004] Se ha buscado una forma de mejorar estos problemas . [005] De acuerdo con la invención se suministra un sistema que comprende un anclaje de roca que tiene un mezclador estático y un sistema de resina de dos partes en donde una primera parte del sistema de resina comprende un pre-polímero isocianato y una segunda parte del sistema de resina comprende un silicato. [006] Las ventajas de usar un sistema de resina de dos partes que comprende un pre-polímero isocianato y un silicato, incluyen que tiene una fuerza de curación temprana suficiente para retener un anclaje de roca en un agujero perforado sin soporte adicional. También tiene un alto punto de inflamación, una baja inflamabilidad y un alto índice de oxigeno. También, los tubos de suministro y la bomba usados para la segunda parte del sistema de resina pueden ser limpiados utilizando agua ya que el silicato es soluble en agua . [007] De acuerdo con la invención también se suministra un anclaje de roca asegurado en una formación de tierra por medio de un sistema de resina que comprende un isocianato y un silicato, en donde el anclaje de roca comprende un mezclador estático. [008] De acuerdo con la invención además se suministra un método para asegurar un anclaje de roca en un agujero perforado por el mismo anclaje de roca en una formación de tierra, cuyo método comprende los pasos de: suministrar un anclaje de roca que tenga un canal interno para descargar agua de perforación y en el cual se encuentra montada una mezcladora estática; - usar el anclaje de roca como un perno auto-perforador para formar un agujero perforado; y inyectar un sistema de resina de dos partes a través del canal interno del anclaje de roca y en el agujero perforado de tal manera que el mezclador estático mezcla el sistema de resina de dos partes para que el sistema de resina de dos partes se cure en el agujero perforado y el canal interno de tal manera que el anclaje de roca esté asegurado en el agujero perforado; en donde una primera parte del sistema de resina comprende un isocianato y una segunda parte del sistema de resina comprende un silicato. [009] De acuerdo con la invención, también se suministra un túnel asegurado en una formación de tierra en donde el túnel es asegurado por medio de uno o más anclajes de toca a través de un sistema de resina que comprende un isocianato y un silicato, en donde el anclaje de roca comprende un mezclador estático.

[0010] En algunas incorporaciones, el sistema de resina de dos partes puede ser el sistema de resina de dos componentes vendido por Minova Australia Pty bajo la marca "CARBOTHIX" . Las ventajas de utilizar Carbothix® incluyen: se encuentra en una proporción de una parte de silicato a dos partes de pre-polimero isocianato lo cual hace que el bombeo y el mantenimiento de la proporción sea más fácil (pero puede ser utilizado en las proporciones alternativas de 1:1 y 1:3); - no incluye un relleno particulado, de tal manera que no hay partículas que se traben en una bomba u otros conductos usados para inyectar el sistema de resina; - tiene una viscosidad baja (aproximadamente de 200 a 400 cps), de tal manera que es fácil de bombear: - la eliminación del almacenamiento en frío de la resina de poliéster para prolongar la vida útil; y - una cantidad de inyección variable para asegurar la completa encapsulacion del perno de roca.

[0011] En algunas incorporaciones, el mezclador estático tiene por lo menos 10 elementos. Por ejemplo, el mezclador estático puede tener de 10 a 48 elementos; particularmente aproximadamente 30 elementos. Cuando el sistema de resina es Carbothix® se requiere de esa gran cantidad de elementos para suministrar un mezclado vigoroso. El mezclado incompleto de Carbothix® puede ser fácilmente detectado debido a que la resina hace espuma durante la curación.

[0012] En algunas incorporaciones, el anclaje de roca puede además asegurado por una red de malla.

[0013] En algunas incorporaciones, el anclaje de roca puede ser un perno auto-perforador. Un perno auto-perforador es conocido por ser más fácil de usar que los anclajes de roca convencionales. Esto se debe a que para utilizar un anclaje de roca convencional se requiere de pasos adicionales, los cuales incluyen utilizar una broca de perforación separada para perforar el agujero para el anclaje de roca, remover la broca de perforación del agujero e insertar el anclaje de roca en el agujero. Un perno auto-perforador adecuado es descrito en la solicitud de patente de Peter Gray WO 2007/059580, cuyo contenido es incorporado en el presente por referencia en su totalidad.

[0014] El término formación de tierra" se refiere a una masa de roca, tierra y/o suelo tal como la que puede ser encontrada en un terraplén, cantera, mina o túnel.

[0015] La invención será ahora ilustrada con referencia a las siguientes Figuras de los dibujos que se acompañan los cuales son suministrados para ilustrar la invención reivindicada y no pretenden limitar el alcance de la protección : La Figura 1 muestra una vista esquemática de un kit de acuerdo con la invención; y La Figura 2 muestra un anclaje de roca asegurado de acuerdo con la invención; La Figura 3 muestra una incorporación alternativa de un anclaje de roca para uso en la invención; y La Figura 4 muestra una incorporación alternativa de un anclaje de roca asegurado de acuerdo con la invención.

[0016] La Figura 1 muestra un kit 15 de acuerdo con la invención. El kit 15 comprende un anclaje de roca generalmente en 20 y un sistema de resina de dos partes indicado generalmente en 70.

[0017] El anclaje de roca 20 está en la forma de un perno de roca que tiene una sección tubular 30 ahusándose en su extremo distal 50 para formar una salida. El anclaje de roca 20 tiene un pasaje interno 40 en el cual se coloca un mezclador estático en el extremo opuesto al extremo distal 50.

[0018] El sistema de resina de dos partes 70 contiene una primera parte de isocianato 80 y una segunda parte de silicato 90.

[0019] En una incorporación alternativa, el anclaje de roca puede tener un sistema de inyección, de sellamiento, de válvulas y de conductos, tal como los revelados en la solicitud de patente WO 2010/031132, cuyo contenido se incorpora al presente por referencia en su totalidad. En particular, el anclaje de roca puede tener el sistema mostrado en la Figura 1, las Figuras 2 a 6, las Figuras 7 y 8, las Figuras 9 y 10 o en las Figuras 11 a 17 de WO 2010/031132 y tal como son descritos allí.

[0020] La Figura 2 muestra un anclaje de roca asegurado 100 de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra un túnel 110 formado por paredes de roca 120 y un techo de túnel 130. Un agujero perforado 140 es mostrado en el techo de túnel 130 en el cual el anclaje de roca 20 mostrado en la Figura 1 ha sido asegurado por un sistema de resina de dos partes curado 70.

[0021] El método para asegurar un anclaje de roca 20 en una formación de tierra tal como un techo de túnel/mina 130 es el siguiente. Después de gue la formación de tierra ha sido preparada, por ejemplo por medio de excavar un túnel, se perfora un agujero en el techo del túnel para formar un agujero perforado 140. El anclaje de roca 20 es luego insertado en el agujero perforado 140 y luego el sistema de resina de dos partes 70 es bombeado a través del anclaje de roca 20 de tal manera que el mezclador estático 60 crea un mezclado intimo de la primera parte de isocianato 80 y la segunda parte de silicato 90. El sistema de resina de dos partes 70 luego se cura para asegurar el anclaje de roca en su lugar para estabilizar el techo del túnel 130.

[0022] En una incorporación alternativa, el anclaje de roca puede tener un armazón mecánico para permitir la tensión previa del perno seguido por la inyección del sistema de resina para la encapsulacion del perno.

[0023] En una incorporación alternativa, el anclaje de roca 2C puede ser usado para asegurar una pared del túnel 110. De manera alternativa, el anclaje de roca 20 puede ser usado para asegurar una formación de tierra o roca en un lugar diferente, por ejemplo en un barranco.

[0024] La Figura 3 muestra una incorporación alternativa de un anclaje de roca 10. El anclaje de roca 10 tiene un tornillo hueco 1 que tiene .una broca de perforación de roca 2 montada en su extremo distal. En el extremo proximal se suministra un sistema de inyección, de sellamiento, de válvulas de conductos, tal como los revelados en O 2010/031132. El sistema de conductos 4, 5, 6 almacena un sistema de válvulas 8, 9, 10. Los elementos de sellamiento 7 están suministrados en el extremo proximal de la parte proximal de los conductos 6. El mezclador estático 3 es suministrado en el extremo distal de la parte distal de los conductos .

[0025] La Figura 4 muestra un túnel de mina asegurado 20. El túnel de mina tiene un ancho de 5.0 m y una altura de 5.3 m. Se encuentra en una formación de tierra 205 que ha sido asegurada en cada una de las paredes verticales 206, 207 por medio de tres ancla es de roca 220. El techo 208 ha sido asegurado por medio de cinco anclajes de roca 220. Una malla de red de cable metálico 209 ha sido suministrada para asegurar adicionalmente el túnel de la mina 200.

[0026] En las pruebas se ha encontrado que cuando el sistema de resina de dos partes 70 es Carbothix, el esquileo de perforación es 75% mayor después de 6 minutos que aquel obtenido por medio de usar una versión de resina de poliéster que no se puede bombear. Después de 10 minutos, el esquileo de perforación es 100% mayor. Se encontró que Carbothix tiene una temperatura exotérmica máxima promedio al mezclarse de 97°C en un periodo de curado de aproximadamente 4 minutos, cumpliendo con los requisitos de MDG 3006 MRT8 (Borrador de enero de 2007) Sección 5.1 a) para la temperatura exotérmica máxima. También se encontró que cumplía con los requisitos de MDG 3006 MRT 8 (Borrador de enero de 2007) Sección 5.1 b) , c), d), e) y f) para resistencia eléctrica, resistencia al fuego (después de ser expuesto a una llama de un mechero 1 o durante 60 segundos, la persistencia de una llama en una muestra de Carbothix fue de máximo 2 segundos mostrando una ba a inflamabilidad), propagación de fuego, punto de inflamación (en las pruebas no fue posible determinar el punto de inflamación ya que era superior a 100°C) y la caracterización química de los componentes de resina, respectivamente .

[0027] Las propiedades de un sistema de resina de dos partes 70 que utiliza Carbothix® fueron comparadas con aquellas del producto Geoflex® de Minova Australia Pty Ltd. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1 a continuación de la cual puede observarse que Carbothix® mostró un mayor esquileo de perforación y resistencia a la flexión en todo momento después del curado.

TABLA 1 Propo Tie Flex Esquileo r c i ó n mpo de i ó n 15 de g e 1 mi n perforación 15 mi n Geo f 1 ex 1 : 1 85" 0 6 9.50 MPa MPa Carbothix 1 : 2 55" 4 52 24.52 MPa MPa

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1. Un kit que comprende un anclaje de roca que tiene un mezclador estático y un sistema de dos partes en donde una primera parte del sistema de resina comprende un isocianato y una segunda parte del sistema de resina comprende un silicato .

2. Un kit tal como ha sido definido en la reivindicación 1, en donde la proporción de volumen de silicato a pre-polimero isocianato es de 1:1 a 1:3.

3. Un kit tal como ha sido definido en la reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en donde el sistema de resina de dos partes es el sistema de resina de dos componentes vendido por Minova Australia Pty Ltd. bajo la marca "CARBOTHIX".

4. Un kit tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el mezclador estático tiene por lo menos 10 elementos.

5. Un kit tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el ancla e de roca es un perno auto-perforador.

6. Un anclaje de roca tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 asegurado en una formación de tierra por medio de un sistema de resina tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Un método para asegurar un anclaje de roca en un agujero perforado en una formación de tierra, cuyo método comprende los pasos de: suministrar un anclaje de roca que tenga un canal interno en el cual se encuentra montada una mezcladora estática ; - insertar el anclaje de roca en un agujero perforado; y inyectar un sistema de resina de dos partes a través del canal interno del anclaje de roca y en el agu ero perforado de tal manera que el mezclador estático mezcla el sistema de resina de dos partes para que el sistema de resina de dos partes se cure en el agujero perforado y el canal interno de tal manera que el anclaje de roca esté asegurado en el agujero perforado; en donde una primera parte del sistema de resina comprende un isocianato y una segunda parte del sistema de resina comprende un silicato.

8. Un método tal como ha sido definido en la reivindicación 7, en donde la proporción de volumen de silicato a pre-polimero isocianato es de 1:1 a 1:3.

9. Un método tal como ha sido definido en la reivindicación 7 o en la reivindicación 8, en donde el sistema de resina de dos partes es el sistema de resina de dos componentes vendido por Minova Australia Pty Ltd. bajo la marca "CARBOTHIX" .

10. Un método tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el mezclador estático tiene por lo menos 10 elementos.

11. Un método tal como ha sido definido en cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el anclaje de roca es un perno auto-perforador.

12. Un método tal como ha sido - definido en la reivindicación 7 en donde el anclaje de roca y el sistema de resina son tal como los definidos en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

13. Un túnel asegurado en una formación de tierra en donde el túnel es asegurado por medio de uno o más anclajes de roca tal como ha sido definido en la reivindicación 6.

14. Un kit sustancialmente como el descrito y/o ilustrado con anterioridad con referencia a la Figura 1 de los dibujos anexos.

15. Un anclaje de roca asegurado en una formación de tierra sustancialmente como el descrito y/o ilustrado con anterioridad con referencia a las Figuras 2, 3 y/ o 4 de los dibujos anexos.

16. Un método sustancialmente como el descrito y/o ilustrado con anterioridad con referencia a las figuras de los dibujos anexos.

17. Un túnel asegurado sustancialmente como el descrito y/o ilustrado con anterioridad con referencia a las Figuras 2 y/o 4 de los dibujos anexos.