Brevet FR2774384A1 — publié le 19990806

- 1- DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de l'exploitation minière et des travaux publics. en particulier de la consolidation des terrains ou du charbon, la réalisation de barrages, ainsi que le remplissage de cavités et l'étanchement à l'air et au gaz, par injection, projection ou remplissage, et a pour objet un produit collant, souple et ininflammable destiné à cet effet. Actuellement, dans le cadre de l'exploitation minière, et notamment de celle du charbon, il est couramment fait appel à des résines phénoliques du type résol ou autres dans la formulation de produits de consolidation, de réalisation de barrages et de remplissage ou d'étanchement. En effet, les résines phénoliques du fait de leurs propriétés d'ininflammabilité, se prêtent particulièrement bien à la préparation de produits qui peuvent, soit être en contact avec des matières inflammables telles que le charbon, soit être utilisés dans les zones à risque d'échauffement ou de feu. Des compositions de produits moussants d'injection ou de remplissage, à base d'un résol contenant un porogène et d'un catalyseur contenant entre autres des acides sulfoniques, sont connues, notamment par FR-A-2 484 529, DE-A-39 11 477, FR-A-2 667 352 et FR-A-I 519 474. Ces produits connus permettent, certes, de satisfaire à leur objectif essentiel, mais présentent tous l'inconvénient d'être cassants après polymérisation et de ne pas coller correctement les couches de charbon fissurées ou de terrain entre-elles, ce quels que soient les supports. En outre ces produits manquent de flexibilité. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un produit collant, souple et ininflammable destiné à la consolidation des terrains en général et plus particulièrement des couches de charbon, ce produit étant mis en oeuvre par injection, remplissage ou projection. Conformément à l'invention, ce produit est caractérisé en ce qu'il est un bicomposant, à savoir une résine à base d'un résol additionné de polyesters linéaires et un catalyseur comportant, outre des acides sulfoniques. un précondensat résorcine-formol. le rapport de mélange résine/catalyseur étant préférentiellement compris entre 1:1 et 4:1. La caractéristique principale de la présente invention réside dans l'addition de polyesters linéaires au résol, ce qui, lors de la polymérisation en couche mince lui confère une excellente flexibilité et la stabilité dans le temps. En -2- outre, du fait de l'addition d'un précondensat résorcine-formol au catalyseur, la réactivité du mélange, lors de la mise en oeuvre du produit, sera optimale. Selon une autre caractéristique de l'invention, le composant résine comporte, en outre, un organo-silane destiné à favoriser l'adhésion, en particulier sur tout support minéral. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le composant résine peut être additionné d'alcool furfurylique. Une telle adjonction permet d'augmenter, si nécessaire, la réactivité du mélange, de sorte que le mélange final de produit collant peut être parfaitement adapté aux conditions d'application. De préférence, le rapport de mélange des composants résine et catalyseur, qui peut varier de 1:1 à 4:1, est de 1:1. Ce rapport de mélange est une caractéristique très importante pour la mise en oeuvre du produit conforme à l'invention, car le matériel d'injection couramment utilisé dans les mines est spécialement conçu pour des rapports de cet ordre de grandeur. La composition du produit objet de l'invention est telle que, même en fine couche, le produit polymérise tout en restant souple et flexible avec une grande stabilité dans le temps. Cette caractéristique physique est essentielle pour permettre d'assurer, d'une part, l'étanchéité à l'air et aux gaz et en particulier au méthane qui s'infiltre par des fissures microscopiques et, d'autre part, le collage, même en cas de mouvements de terrain, qui sont très courants dans le domaine minier. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour l'obtention d'une expansion du produit final, le composant résine est avantageusement complété par ajout d'un agent porogène, tel que le bicarbonate de sodium, et d'un agent tensio- actif compatible avec le système, tel que, de préférence, une huile de ricin éthoxylée. Un ajout d'agent porogène permet l'obtention d'un produit final, dont l'expansion peut varier de 0 à 20 en fonction du pourcentage d'agent porogène rajouté. L'addition de l'agent tensio- actif permet de stabiliser le complexe alvéolaire formé par la réaction du bicarbonate de sodium avec l'acide sulfonique. Par variation du rapport polyesters/résol il est possible de réaliser une variation parallèle des rapports flexibilité/cohésion et flexibilité/adhésion. En effet, une augmentation de la charge de polyester, donc du pourcentage de chaînes longues, a pour conséquence une augmentation de la flexibilité au détriment de l'adhérence ou adhésion, alors qu'à l'inverse une augmentation du taux de résol -3- permet une meilleure cohésion du système, du fait de sa ramification, et donc un collage amélioré. Une variation du rapport acide sulfonique sur précondensat résorcineformol permet d'ajuster la réactivité du produit final en fonction des conditions de mise en oeuvre: température, rapport de mélange, temps de prise lent ou rapide. Ainsi, une augmentation du pourcentage d'acide sulfonique entraîne une accélération de la cinétique réactionnelle, alors qu'une augmentation du taux de précondensat résorcine/formol ralentit la cinétique, tout en améliorant la cohésion du système. Les variations et effets précités permettent donc une adaptation fine aux spécifications, à savoir la flexion, le collage et la vitesse de réaction, nécessaires à l'utilisation dans différentes conditions. Les polyesters linéaires sont, de préférence. des polyesters insaturés et l'acide sulfonique est, de préférence du type phénol, toluène ou xylène. A titre d'exemple. le produit conforme à l'invention présente la composition préférentielle suivante: - Composant résine: Résol 46 % Polyester 46 % Organo silane 1 % Eau 6 % Alcool furturylique 1 % Composant catalyseur: Acide sulfonique (phénol, toluène, xylène) 48,5 % Précondensat résorcine-formol 48, 5 % Urée 3 % le rapport dans le mélange entre le composant résine et le composant catalyseur étant de 1:1. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un produit collant plus particulièrement applicable dans le domaine de l'exploitation minière et des travaux publics, en particulier pour la consolidation des terrains ou du charbon, la réalisation de barrages, ainsi que le remplissage de cavités et l'étanchement à l'air et au gaz. Ce produit permet l'obtention d'une bonne adhérence sur tout type de support, à savoir la pierre, le schiste, le charbon, etc..., et son pouvoir collant assure une bonne consolidation des terrains. -4- En outre, ce produit, qui est ininflammable, reste souple et flexible dans le temps, après polymérisation, de sorte que la cohésion des terrains après consolidation est maintenue face aux convergences naturelles des sols. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la composition des composantes du produit ou par substitution d'équivalents techniques ou chimiques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -5- REVENDICATIONS 1. Produit collant, souple et ininflammable. en particulier pour la consolidation des terrains ou du charbon, la réalisation de barrages, ainsi que le remplissage de cavités et l'étanchement à l'air et au gaz, par injection, projection ou remplissage, caractérisé en ce qu'il est un bicomposant. à savoir une résine à base d'un résol additionné de polyesters linéaires et un catalyseur comportant. outre des acides sulfoniques, un précondensat résorcine-formol, le rapport de mélange résine/catalyseur étant préférentiellement compris entre 1:1 et 4:1. 2. Produit, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le composant résine comporte. en outre, un organo-silane destiné à favoriser l'adhésion, en particulier sur tout support minéral. 3. Produit, suivant la revendication 1. caractérisé en ce qu'il est additionné d'alcool furfurylique. 4. Produit, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de mélange des composants résine et catalyseur est, de préférence, de 1:1. 5. Produit, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'une expansion. le composant résine est complété par ajout d'un agent porogène, tel que le bicarbonate de sodium, et d'un agent tensio-actif, tel que, de préférence, une huile de ricin éthoxylée. 6. Produit, suivant la revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu'il présente la composition préférentielle suivante: - Composant résine: Résol 46 % Polyester 46 % Organo silane 1 % Eau 6 % Alcool furfurylique 1 % Composant catalyseur: Acide sulfonique (phénol, toluène, xylène)48,5 % Précondensat résorcine-formol 48,5 % Urée 3 % le rapport dans le mélange entre le composant résine et le composant catalyseur étant de 1:1.