Состав модифицированного закладочного материала

Авторы патента:

E21F15/00 - Способы и устройства для закладки выработанного пространства (перемычки E21F 17/103)

Владельцы патента RU 2788685:

Публичное акционерное общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (ПАО "ППГХО") (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат – повышение прочности и сокращение сроков твердения уменьшение расхода природного инертного заполнителя. Модифицированный закладочный материал содержит серу техническую и инертные заполнители – твердую фазу хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд и песчано-гравийную смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%: твердая фаза хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд 50,0-61,5; песчано-гравийная смесь 8,1-10,6; сера техническая 30,4-39,4. 1 пр., 1 табл.

Известен состав закладочной смеси, включающий цемент, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель - молотый диабаз, измельченную солому и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 2,90-5,07; молотый гранулированный доменный шлак 15,21-16,91; заполнитель 52,24-53,22; вода - остальное (Патент РФ №2270921, E21F15/00, опубл. 27.02.2006).

Недостатками известного состава закладочной смеси являются относительно низкая прочность закладочного массива (2,3 МПа в возрасте 28 суток), а также длительный срок твердения и набора прочности (5,1 МПа в возрасте 180 суток).

Известен состав закладочной смеси, включающий компоненты при следующем соотношении, мас.%: молотый гранулированный отвальный фьюминговый шлак оловопроизводства 10,20-12,70; гидроксид натрия 1,10-1,35; горелые породы 72,91-75,01; вода остальное (Патент РФ №2563902, E21F15/00, C04B18/14, опубл. 27.09.2015).

Недостаток данного состава закладочной смеси - низкая прочность 5,75-6,90 МПа в возрасте 90 суток.

Также известен состав закладочной смеси, включающий при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 5-7; цеолит фракций <0,14 мм 2,75-3,60; известняк фракций <0,14 мм 1,25-1,80; зола-унос 3,75-4,80; вода 16,75-17,5; песчано-гравийный заполнитель - остальное (Авторское свидетельство SU1686190, E21F15/00, опубл. 23.10.1991).

Недостатком данной закладочной смеси также является низкая прочность (предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток 4,8-8,1 МПа).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, содержащий цемент, молотый гранулированный шлак, воду и молотый искусственный серозольный заполнитель - техническую серу (модифицированную йодом) и золу ТЭЦ, предварительно сплавленные друг с другом и размолотые в шаровой мельнице. Содержание компонентов, мас.%: цемент М300Д20 4,2-6,8; сера 29,26-19,6; зола ТЭЦ 15,24-10,1; гранулированный шлак 26,7-39,6; йод 0,0058-0,0038; вода остальное (Патент РФ №2302531, E21F15/00, опубл. 10.07.2007).

Недостатками этого состава закладочной смеси являются низкая прочность образцов на сжатие 2,1-7,8 МПа в возрасте 180 суток, а также многостадиальность технологического процесса приготовления закладочного материала, предполагающего для получения серозольного заполнителя сплавление инертных материалов, охлаждение, размол в шаровой мельнице и совместное перемешивание полученного заполнителя с предварительно измельченным шлаком и цементом.

Технической задачей предлагаемого решения является создание модифицированного закладочного материала без использования цемента, обладающего высокой прочностью на сжатие (не менее 10 МПа) в короткие сроки твердения (в 1-ые сутки), оптимальными технологическими характеристиками (растекаемость на вискозиметре Суттарда 160-180 мм, напряжение сдвига 30-130 Па) и позволяющего снизить расход добываемого природного инертного заполнителя - песчано-гравийной смеси за счет частичного ее замещения на хвосты гидрометаллургического производства.

Для решения поставленной задачи предложен состав модифицированного закладочного материала, включающий твердую фазу хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд крупностью -0,2 мм (фракция -0,074 мм 80±5% по массе), песчано-гравийную смесь с размером частиц -20 мм (фракция -10 мм 90±5% по массе) и серу техническую (ГОСТ 127). При следующем соотношении компонентов состава, мас.%: твердая фаза хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд 50,0-61,5; песчано-гравийная смесь 8,1-10,6; сера техническая 30,4-39,4.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении прочности закладочной смеси без применения цемента, сокращении сроков твердения и увеличении несущей способности искусственного массива. Ценное преимущество - полное отсутствие водоотделения при возведении искусственного массива. Даная особенность значима в условиях формирования закладки в контакте с галогенными породами и разупрочняющимся при увлажнении горным массивом.

Технический результат достигается тем, что в качестве вяжущего компонента закладочного материала используется сера техническая, при нагревании состава до температуры 120-140°С происходит сплавление компонентов смеси, кристаллизация и переход в гомогенную структуру, характеризуемую при отверждении высокой прочностью.

Пример. Образцы модифицированного закладочного материала готовили в помещении с температурой воздуха 20±2°С следующим образом: серу техническую нагревали до температуры 128-136°С, при постоянном перемешивании до перехода в жидкое состояние, поддерживая температуру и не прекращая перемешивание, поочередно вводили в состав твердую фазу хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд (после фильтрационно-декантационного обезвоживания и сушки) и песчано-гравийную смесь. После тщательного перемешивания в течение 1-2 минут всех составляющих до однородной пластичной массы, полученный материал выкладывали в формы куба (1ФК 100) и выдерживали до полного остывания при комнатной температуре в течение 3-х часов. После чего производили распалубку образцов и испытывали их на прочность при одноосном сжатии.

Полученные образцы модифицированного закладочного материала, изготовленные по предложенной рецептуре и описанной технологии, с различным процентным содержанием компонентов, а также их характеристики приведены в таблице.

№ состава	Компоненты и их содержание в составе закладочного материала, мас.%	Растекаемость (на вискозиметре Суттарда), мм	Напряжение сдвига, Па	Срок твердения, часов	*Средняя прочность на сжатие, МПа
Сера техническая	Гидрометаллургические хвосты	Песчано-гравийная смесь
1	30,4	61,5	8,1	162	94,4	3	15,1
2	32,2	59,0	8,8	164	86,2		16,8
3	34,0	57,5	8,5	168	80,8		18,1
4	35,8	55,0	9,2	168	74,8		19,9
5	37,6	52,5	9,9	170	69,3		17,4
6	39,4	50,0	10,6	172	56,2	15,0
Прототип	180 суток	2,1 – 7,8
* Примечание: в таблице указано значение прочности на одноосное сжатие, вычисленное как среднее арифметическое одной серии из трех образцов. Испытания на одноосное сжатие проводились на гидравлическом прессе типа П-50 (наибольшая предельная нагрузка 500 кН) в соответствии с ГОСТ 10180-2012.

Анализ полученных результатов показал, что, применение в качестве вяжущего компонента - серы технической, позволило повысить прочность закладочной смеси в короткие сроки твердения (до 3-х часов), исключить необходимость применения в составе цемента, снизить расход природного инертного заполнителя за счет частичной его замены на хвосты гидрометаллургического производства.

Модифицированный закладочный материал, включающий серу техническую и инертные заполнители – твердую фазу хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд и песчано-гравийную смесь, отличающийся тем, что с целью повышения прочности, в качестве вяжущего компонента содержит серу техническую, при следующем соотношении компонентов, мас.%: твердая фаза хвостовой пульпы гидрометаллургической переработки руд 50,0-61,5; песчано-гравийная смесь 8,1-10,6; сера техническая 30,4-39,4.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для трубопроводного транспорта литых твердеющих смесей для закладки в горные выработки при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Технический результат заключается в снижении динамической вязкости смеси в начале горизонтального участка, сохраняющейся на всем протяжении самотечной доставки смеси до удаленных очистных выработок на флангах рудных залежей и достижения равномерности ее укладки в горные выработки без избыточного увлажнения.

Система пульпирования с ветрено-водяной спаренной связью для сгустителей и способ обнаружения поврежденных форсунок на основе данной системы // 2787972

Настоящее изобретение относится к технической области технологии сгущенного обезвоживания хвостового песка при заполнении рудника в горнодобывающей промышленности, более конкретно к системе пульпирования с ветрено-водяной спаренной связью для сгустителей, которая в основном используется для активации хвостового песка для пульпирования и выброса песка внутри высоко-глубокого конусного сгустителя при заполнении рудника; данное изобретение также включает в себя способ обнаружения поврежденных форсунок.

Способ отработки рудных тел // 2784474

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может применяться при отработке рудных тел недостаточно крутого для свободного истечения руды падения камерами со сплошной выемкой и последующей закладкой твердеющим материалом. Способ включает проходку бурового штрека, погрузочно-доставочных ортов, рудоспуска, закладочно-вентиляционных восстающего, штрека и орта, бурение закладочных скважин, образование отрезной щели путем отбойки скважин на отрезной восстающий, послойную отбойку вееров скважин с частичным выпуском руды, непрерывное магазинирование руды в камере для поддержания неустойчивых пород висячего бока, генеральный выпуск уплотненной руды с формированием на лежачем боку откоса неистекшей обогащенной руды и закладка камеры твердеющим материалом.

Состав для упрочнения гидрозакладочного массива // 2769007

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к составам для упрочнения гидрозакладочного массива и может быть использовано при добыче минерального сырья, при отработке устойчивых руд камерными системами с гидрозакладкой выработанного пространства мелкодисперсным материалом без вяжущих. Состав для упрочнения гидрозакладочного массива, содержащий карбамидную смолу и изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбамидная смола марки КФ-МТ-15 плотностью 1,257 г/см3 - 83,3 и изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид плотностью 1,203 г/см3 - 16,7.

Закладочная смесь с наномодифицированной добавкой // 2754908

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к закладочным смесям, и может быть использовано для закладки выработанного пространства при разработке месторождений полезных ископаемых. Технический результат заключается в увеличении прочности закладочной смеси, сокращении расхода вяжущего в составе закладочной смеси, увеличении полноты утилизации отходов переработки калийных руд.

Способ получения малоклинкерного гидравлического вяжущего на основе металлургических шлаков для изготовления закладочных смесей // 2753802

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к получению малоклинкерного гидравлического вяжущего на основе металлургических шлаков для изготовления закладочных смесей. Способ получения малоклинкерного гидравлического вяжущего на основе доменного металлургического шлака Череповецкого металлургического комбината для изготовления закладочных смесей включает измельчение гранулированного доменного шлака Череповецкого металлургического комбината - ЧМК с последующим смешением измельченного шлака с цементом.

Твердеющая закладочная смесь // 2747753

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к твердеющим закладочным смесям, может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат заключается в снижении расхода портландцемента при сохранении соответствующей прочности на сжатие и требуемой растекаемости закладочной смеси.

Способ извлечения угольных целиков при камерной разработке с помощью внутреннего заполнения // 2744499

Изобретение относится к области технологии извлечения угольных целиков, в частности к способу извлечения угольных целиков при камерной разработке с помощью внутреннего заполнения. Технический результат - обеспечение высокого коэффициента извлечения ресурсов.

Гибкий многослойный цементо-полимерно-тканевый материал // 2742481

Изобретение относится к гибким многослойным цементо-полимерно-тканевым материалам. Техническим результатом является упрощение конструкции и улучшение прочностных характеристик гибкого многослойного цементо-полимерно-тканевого материала.

Состав закладочной смеси // 2739003

Способ приготовления закладочной смеси заданной консистенции (варианты) // 2788687

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к твердеющим закладочным смесям, и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства и содержит варианты способа приготовления закладочной смеси заданной консистенции. Технический результат заключается в обеспечении приготовления закладочной смеси заданной консистенции с применением вариативных по физико-механическим свойствам заполнителей с сохранением требуемой марочной прочности и возможностью приготовления закладочной смеси в поточном режиме производства. Способ приготовления закладочной смеси заданной консистенции по любому из вариантов включает дозирование компонентов смеси, их смешивание в смесительном оборудовании с получением закладочной смеси, последующую проверку консистенции указанной смеси. Состав закладочной смеси по вариантам способа содержит следующие компоненты в заявленных соотношениях: по первому – песок, вяжущее и воду; по второму - песок, вяжущее, крупный заполнитель и воду; по третьему - песок, вяжущее, пластификатор и воду; по четвертому - песок, вяжущее, пластификатор, крупный заполнитель и воду. Перед дозированием компонентов применяемый песок подразделяют на геологические разности в зависимости от его физико-механических свойств. Проводят предварительную разработку марочных составов закладочных смесей в виде рядов технологических карт по отобранным характерным пробам песка с пошаговым расходом компонентов - вяжущего, воды, заполнителей в рамках требуемого для достижения заданной консистенции диапазона по расходу воды. В технологических картах указывают сортность песка с учетом геологической разности. Перед началом подачи закладочной смеси выбирают марочную технологическую карту, наиболее близкую по расходу компонентов геологической разности песка, находящегося на входе в технологию, определяют естественную влажность заполнителей. При этом по значению заданной влажности ведут пересчет количества дозируемых компонентов в задании дозирующего оборудования, а по значению естественной влажности выполняют расчет фактического состава закладочной смеси с учетом всех отдозированных компонентов. Осуществляют измерение консистенции закладочной смеси, сопоставляют со значением заданной консистенции. Управление консистенцией закладочной смеси по результатам замера ведут изменением значения заданной влажности, а именно уменьшением или увеличением значения заданной влажности с возможностью достижения заданной консистенции. Значение естественной влажности используют как отправную точку для выдерживания допустимого отклонения значения заданной влажности относительно значения естественной влажности в рамках шага диапазона по расходу воды между соседними технологическими картами. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 4 пр.