Состав закладочной смеси и способ ее изготовления

Авторы патента:

E21F15 - Способы и устройства для закладки выработанного пространства (перемычки E21F 17/103)

Владельцы патента RU 2490472:

Открытое акционерное общество "Учалинский горно-обогатительный комбинат" (RU)

Группа изобретений относится к горной промышленности, в частности к составам закладочных смесей и способам их получения, и может быть использовано для возведения искусственных массивов при разработке месторождений подземным способом. Состав смеси для закладки выработанного пространства включает отходы процессов обогащения, известь, лигносульфонат натрия и воду. В качестве указанных отходов используют текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% при следующем содержании компонентов кг/м³: текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% 1800-2010, известь 80-120, лигносульфонат натрия 1,2-1,5 и вода - остальное до 1 м³. Способ изготовления состава смеси для закладки выработанного пространства текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд сушат до содержания влаги менее 30%. Лигносульфонат натрия предварительно растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с осушенными хвостами и известью. Технический результат - упрощение и удешевление закладочной смеси при сохранении ее эксплуатационных свойств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Для обеспечения безопасности горных работ, а также с целью повышения полноты выемки запасов месторождений полиметаллических руд используют системы разработки месторождений с твердеющей закладкой выработанного пространства.

Известны составы закладочных смесей на основе негашеной извести и способы их приготовления (см. А.Н. Монтянова, А.Р. Закиров, А.В. Белобородова, И.В. Штауб. Опыт ведения закладочных работ на рудниках АК «АЛРОСА» // Горный журнал. - 2005. №7. - С.95-98).

Известен состав смеси для закладки выработанного пространства (см. RU 2100615), содержащий обожженные карбонатные породы, заполнитель и воду, при этом он дополнительно содержит сульфатсодержащие породы, пластифицирующую добавку и активные алюмосиликатные породы при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Обожженные при 900-1150°С карбонатные породы	3,5-13,2
Активные алюмосиликатные породы	3,0-16,5
Сульфатсодержащие породы	0,4-1,5
Пластифицирующая добавка	0,02-0,4
Заполнитель	32,0-67,0
Вода	остальное

Близким составом к предложенному является состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий в качестве вяжущего - известь-пушенку и обожженную глину, а в качестве заполнителя - отходы процессов обогащения - хвосты обогащения при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Известь-пушенка	5-8
Глина молотая, обожженная при 650-700°С	10-16
Хвосты обогащения	76-85

(SU 655678).

Близкий способ приготовления закладочной смеси (RU2103517) заключается в том, что формируют вяжущее путем дробления компонентов, в том числе карбонатных пород с последующим их обжигом, совместным помолом обожженных и необожженных компонентов и перемешиванием продуктов помола с остальными компонентами закладочной смеси, при этом, после дробления обжигают карбонатные породы при 900-1150°С, алюмосиликатные породы при температуре 700-850°С, добавляют при измельчении сульфатсодержащие породы и орошают водой, обеспечивая теплоту гидратации смеси 60-150 кал/г.

Наиболее близкий к предложенному состав смеси для закладки выработанного пространства раскрывается в патенте RU 2327874 и содержит следующие компоненты в следующем количестве на 1 м³:

Отходы выщелачивания хвостов
обогащения полиметаллических руд	1380-1590 кг
Негашеная известь	40-180 кг
Лигносульфонат натрия	0,80-1,5 кг
Вода	остальное до 1 м³

В данном патенте также раскрывается способ изготовления состава смеси для закладки выработанного пространства, заключающийся в том, что лигносульфонат натрия растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с остальными компонентами указанного состава.

К недостаткам известного способа относится необходимость предварительного выщелачивания отходов обогащения, под которыми понимаются как текущие, так и старогодние хвосты, что значительно удорожает и усложняет процесс закладки выработанного пространства.

Задачей изобретения является устранение присущих известным техническим решениям недостатков при одновременном обеспечении высокой прочности закладки.

Поставленная задача решается составом смеси для закладки выработанного пространства, включающим отходы процессов обогащения, известь, лигносульфонат натрия и воду, в соответствии с которым он в качестве указанных отходов содержит текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% при следующем содержании компонентов, кг/м³:

Текущие хвосты флотационного обогащения
полиметаллических руд с влажностью менее 30%	1800-2010
Известь	80-120
Лигносульфонат натрия	1,2-1,5
Вода	остальное до 1 м³

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается составом, содержащим известь крупностью не более 10 мм.

Поставленная задача также решается способом изготовления предложенного состава смеси для закладки выработанного пространства, в соответствии с которым текущие хвосты флотационного обогащения сушат до содержания влаги менее 30%, лигносульфонат натрия предварительно растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с осушенными хвостами и известью.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При обогащении полиметаллических сульфидных руд образуются хвосты обогащения, которые предлагается использовать в качестве наполнителей закладочной смеси непосредственно после выхода с обогатительной фабрики.

Данные хвосты не только не подвергают складированию, но также их не подвергают выщелачиванию, которое проводилось в известном способе, что существенно упрощает технологию получения закладочной смеси.

Предложенный способ изготовления закладочной смеси обеспечивает возможность использования отходов обогащения, не подверженных выщелачиванию, в составе закладки, и включает следующие операции.

1. Текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд обезвоживают любым из известных способов до влажности менее, чем 30% и подают на закладочный комплекс.

2. Обожженную известь подвергают сухому помолу до крупности не более 10 мм.

3. Лигносульфонат натрия растворяют в воде с получением раствора. Используют техническую воду.

4. Компоненты по пп.1, 2 и 3 направляют в смеситель.

5. Перемешанную шихту подают по закладочным скважинам в выработанное подземное пространство.

Состав отличается от известного не только иным соотношением компонентов, обусловленных изменением качественного состава (текущие хвосты, образующиеся в результате переработки сульфидных полиметаллических руд методом флотации, не подвергавшиеся процессу выщелачивания), а также и тем, что в качестве инертного заполнителя текущие хвосты используют обезвоженными до влажности менее 30%.

Предложенное изобретение позволяет реализовать технологию, при которой отходы обогащения направляются в состав закладочной смеси, минуя этап промежуточного складирования в хвостохранилище, что позволяет рассматривать данный состав как рациональный с позиции экологической безопасности и освоения месторождений полиметаллических руд.

Способ приготовления такой закладки отличается от ранее известных тем, что существенно упрощена и технологическая цепочка, и структура закладочного комплекса - подготовка компонентов закладки состоит в простом смешении компонентов, отсутствуют энергоемкие и занимающие большие производственные площади дробилки и мельницы, которые в остальных составах используются для дробления и помола шлаков и горных пород. Для приготовления данного состава необходима только низкозатратная мельница сухого помола для извести и смеситель.

Способ приготовления такой закладки предусматривает следующий диапазон компонентов закладочной смеси:

- текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% - 1800-2010 кг/м³;

- известь крупностью -10 мм - 80-120 кг/м³;

- лигносульфонат натрия технический - 1,2-1,5 кг/м³.

- вода - остальное.

В таблице представлены примеры рецептур предложенного состава.

Таблица
Наименование компонента	Содержание в кг на м3
№1	№2	№3
Текущие хвосты обогащения	1800	1900	2010
Известь	80	100	120
Лигносульфонат натрия	1,2	1,4	1,5
Вода	до 1 м³	до 1 м³	до 1 м³

Все приведенные в таблице рецептуры обеспечивают уже на 14-е сутки после закладки выработанного пространства прочность на сжатие 2 МПа, а коэффициент Пуассона 0,25 и модуль деформаций - 1,03·103 МПа.

1. Состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий отходы процессов обогащения, известь, лигносульфонат натрия и воду, отличающийся тем, что в качестве указанных отходов содержит текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% при следующем содержании компонентов, кг/м³:

Текущие хвосты флотационного обогащения
полиметаллических руд с влажностью менее 30%	1800-2010
Известь	80-120
Лигносульфонат натрия	1,2-1,5
Вода остальное	до 1 м³.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит известь крупностью не более 10 мм.

3. Способ изготовления смеси для закладки выработанного пространства в соответствии с любым из пп.1 и 2, заключающийся в том, что текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд сушат до содержания влаги менее 30%, лигносульфонат натрия предварительно растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с осушенными хвостами и известью.

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых слоевой выемкой с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью и может быть использовано при доработке кимберлитовых месторождений подземным способом.

Способ слоевой отработки кимберлитовой трубки с закладкой // 2481473

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке крутопадающих рудных тел, например кимберлитовых трубок, подземным способом с заполнением выработанного пространства закладочным материалом.

Способ закладки выработок в затопленном калийном руднике // 2477371

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при закладке выработок плавно или аварийно затопленных рудников. .

Способ увеличения сопротивления потоку газа в шахте (варианты) // 2476677

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2475647

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом мощных крутопадающих рудных тел этажно-камерными системами.

Способ возведения искусственных тумбообразных целиков в россыпных шахтах криолитозоны // 2474695

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке россыпных месторождений Севера. .

Способ подземной разработки рудных месторождений в криолитозоне // 2471070

Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке рудных месторождений в криолитозоне. .

Способ подземной разработки пологих и наклонных рудных тел в криолитозоне // 2471069

Изобретение относится к области горного дела и, в частности, к подземной разработке пологих и наклонных рудных тел в криолитозоне с использованием закладки твердыми отходами горно-обогатительного производства.

Способ подэтажной разработки крутых пластов с закладкой выработанного пространства // 2467169

Изобретение относится к горной промышленности, к способам подэтажной разработки крутых пластов с закладкой выработанного пространства. .

Способ определения величины подработки массива твердеющей закладки // 2464425

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой.

Способ разработки рудных месторождений // 2495245

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки рудных месторождений. Способ включает проходку комплекса вскрывающих, подготовительных и нарезных подземных горных выработок, отбойку и доставку руды, управление горным давлением, транспортирование, подъем руды до горизонта рудоприемного бункера. Отработку очистных блоков осуществляют с помощью камерных систем с последующей закладкой выработанного пространства. Проходку ряда выработок и технологических камер осуществляют за пределами рудного массива в породах лежачего бока. В технологических камерах устанавливают два отдельных мобильных модуля дробления, связанных между собой системами транспортировки компонентов твердеющей закладочной смеси включающей отбитую породу. Первый модуль крупного дробления размещают в подготовительных или нарезных горных выработках, а второй - мелкого дробления - непосредственно над закладываемым пространством и совмещают с модулем смешивания твердеющей закладочной смеси, при этом разгрузку из модуля мелкого дробления осуществляют через приемный лоток и скважину в закладываемое пространство. Дробление горных пород в модуле мелкого дробления обеспечивается до содержания класса - 0,074 не менее 32%. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ гидравлической закладки // 2498077

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с гидравлической закладкой выработанного пространства. Техническим результатом изобретения является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы. Способ гидравлической закладки, включающий возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках. В закладываемом пространстве устанавливают дренажные трубы в герметичной оболочке, под которой закрепляют связанные между собой гибкой связью поплавки с шагом h, м. Шаг h принимают из выражения h>20D, где D - внешний диаметр дренажной трубы, м. Во время подачи закладочной пульпы в дренажные трубы подают сжатый воздух, причем после заполнения закладываемого пространства поплавки извлекают и используют повторно. 2 ил.

Способ гидравлической закладки // 2498078

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с гидравлической закладкой выработанного пространства. Техническим результатом изобретения является сокращение периода обезвоживания закладочной пульпы. Способ включает возведение удерживающей и фильтрующей перемычки, монтаж пульпопровода, подачу закладочной пульпы и слив воды через сливные окна в перемычках. Перед подачей закладочной пульпы в закладываемом пространстве устанавливают проектное число дренажных труб с уклоном в сторону слива воды. Со стороны фильтрующей перемычки в закладываемом пространстве размещают перфорированные трубы длиной Lтр<0,3L, где L - длина закладываемого пространства, м, подключенные через герметичный шланг к компрессору. После закрытия перфорированных труб по длине Lтр закладочной пульпой в них нагнетают воздух совместно с подачей закладочной пульпы до момента полного заполнения закладываемого пространства, после чего герметичные шланги отключают от перфорированных труб и используют перфорированные трубы в качестве дренажных. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ возведения безврубовой перемычки в штольне, пройденной в склоне горы // 2503817

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Техническим результатом является повышение надежности возведения перемычки в штольне, пройденной в склоне горы. Способ возведения безврубовой перемычки в штольне, пройденной в склоне горы, включающий бурение шпуров по контуру выработки, сооружение полого кольцевого канала, укладку в тело перемычки двух отрезков труб для нагнетания в кольцевой канал цементного раствора, установку в шпуры стальных стержней, подачу под давлением в кольцевой канал и шпуры цементного раствора. Перемычку возводят на удалении от устья штольни, превышающем расстояние от поверхности скольжения, формирующейся в склоне горы до устья штольни. Шпуры бурят на глубину больше глубины распространения, в окрестности выработки, области повышенной интенсивности трещин, возникающих в массиве при проходке выработки. В шпуры нагнетают тампонажный раствор, устойчивый к агрессивным шахтным водам, а расстояние между шпурами определяют из выражения: S≤2α, где α - глубина распространения тампонажного раствора в массив в окрестности шпура. 3 ил.

Способ возведения закладочной перемычки в горной выработке // 2504660

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Технический результат направлен на повышение устойчивости закладочной перемычки, сокращение времени, затрачиваемого на возведение закладочной перемычки. Способ возведения закладочной перемычки в горной выработке, включающий установку друг на друга литых шлакоблоков по всему сечению закладываемой выработки. В качестве литых шлакоблоков используют прямоугольные призмы одинаковых размеров с основаниями в виде остроугольных равнобедренных треугольников. Закладочную перемычку возводят горизонтальными слоями, в каждом слое которой устанавливают два ряда литых прямоугольных призм, при этом призмы первого ряда укладывают меньшей боковой гранью к закладочному массиву. Равные боковые грани призм первого и второго рядов укладывают вплотную друг к другу, а к меньшим боковым граням призм второго ряда устанавливают упорные стойки, исключающие перемещение шлакоблоков под воздействием закладочного массива. 4 ил.

Способ приготовления поризованной твердеющей смеси для закладки выработанного подземного пространства // 2507398

Изобретение относится к горному делу, в частности к закладке выработанного пространства. Техническим результатом является сокращение расхода вяжущего при достаточной прочности закладочного массива. Предложен способ приготовления поризованной твердеющей смеси для закладки выработанного подземного пространства, включающий совместное дробление и измельчение минерального заполнителя и вяжущего в конусной инерционной дробилке, механоактивацию полученной смеси, затворение смеси водой и подачу ее в закладываемое пространство. При этом механоактивацию смеси осуществляют до затворения ее водой при величине дробящего усилия (4÷8)·105 Н. А перед подачей в закладываемое пространство в закладочную смесь вводят пену.

Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива // 2513467

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке рудных тел с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Способ определения величины подработки твердеющей закладки при механическом разрушении рудного массива включает формирование отверстия в рудном массиве и закрепление в нем неподвижно жесткого стержня на фиксированную глубину, подачу твердеющей закладочной смеси в выработанное пространство, разрушение рудного массива с частью приконтактного слоя массива твердеющей закладки. При отработке рудного массива разрушают стержень, находящийся в рудном массиве и в приконтактном слое массива твердеющей закладки, а величину подработки твердеющей закладки определяют по разности по формуле: Δ=L-L1-L2, где Δ - величина подработки массива твердеющей закладки; L - полная длина несквозной полости, расположенной внутри стержня; L1 - длина заглубления стержня в отверстии рудного массива; L2 - длина несквозной полости, оставшейся после разрушения рудного массива. Изобретение позволяет определять величину подработки массива твердеющей закладки. 3 ил.

Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел // 2513729

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке крутопадающих месторождений, представленных неустойчивыми рудами и вмещающими породами. Способ разработки мощных крутопадающих рудных тел включает разделение рудного тела на слои, отрабатываемые в нисходящем порядке, выемку слоев заходками и закладку выработанного пространства твердеющими материалами, определение мест расположения и размеров полостей вывалов над закладочным массивом, проходку заходок вприсечку к закладочному массиву, подачу твердеющих материалов по присечным заходкам к местам дозакладки полостей вывалов над закладочным массивом. До подхода забоя присечной заходки к полости вывала, расположенной над закладочным массивом, проходку присечной заходки останавливают, из присечной заходки пробуривают две скважины к верхней границе полости вывала, одну из скважин используют для подачи в полость вывала твердеющего материала, по второй скважине отводят воздух из полости вывала в присечную заходку, после закладки полости вывала и достижения закладочным материалом нормативных значений предела прочности продолжают проходку присечной заходки, причем минимально допустимое расстояние от забоя присечной заходки до полости вывала при проведении работ по закладке полости вывала принимают больше глубины зоны интенсивного разрушения горным давлением рудного массива впереди забоя присечной заходки. Техническим результатом заявляемого способа является повышение полноты закладки выработанного пространства, снижение трудоемкости работ, связанных с закладкой выработанного пространства, и повышение безопасности горных работ. 2 ил.

Состав закладочной смеси // 2513897

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат заключается в исключении природных заполнителей, повышении подвижности закладочной смеси и увеличении объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона. Состав закладочной смеси включает портландцемент, заполнитель и воду, причем дополнительно содержит поверхностно-активную добавку суперпластификатора СП-1, а в качестве заполнителя используют лежалые отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и конвертерный шлам при следующем соотношении компонентов, масс.%: портландцемент - 8,0; указанный шлам - 12,70; указанные отходы - 56,64; суперпластификатор СП-1 - 0,08; вода - остальное. 2 табл.

Способ комбинированной разработки крутопадающих рудных тел // 2514035

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открыто-подземным способом мощных крутопадающих ценных рудных тел. Техническим результатом является уменьшение потерь и разубоживание при отработке прибортовых запасов руды от налегающих пород. Способ включает отработку карьера до проектной глубины с отстройкой борта в предельное положение, отработку придонных и прибортовых запасов руды с применением подземных выработок, транспортировку отбитой руды по подземным выработкам. Отработку прибортовых запасов руды ведут после выемки придонных камерной системой разработки под защитой комбинированного породно-закладочного массива со стороны карьерного пространства, причем породно-закладочный массив формируют снизу вверх послойно, с чередованием отсыпки породного отвала и заливки твердеющей закладочной смеси образованного пространства между отвалом и бортом карьера на каждом слое. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.