Способ приготовления поризованной твердеющей смеси для закладки выработанного подземного пространства


 


Владельцы патента RU 2507398:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)
Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" (Закрытое акционерное общество) (RU)

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.

 

Изобретение относится к технологии разработки полезных ископаемых подземным способом с закладкой выработанного пространства и посвящена приготовлению твердеющих закладочных смесей из разных компонентов, в т.ч. вяжущего (цемент), дополнительного вяжущего (доменный шлак) и инертных заполнителей (щебень, песок, хвосты обогащения руд и т.п.).

Известно множество способов приготовления твердеющих смесей для закладки выработанного пространства (далее - закладочных смесей) из инертною материала и вяжущего. Но наиболее эффективными считаются те, в которых достигается экономия дорогостоящего вяжущего (цемента) с сохранением хороших прочностных характеристик.

Одним из направлений является механическая активация компонентов смеси. Механически активированная поверхность вяжущего (цемента, доменного шлака) обладает активными центрами (разорванные связи молекул и атомов, свободные электроны и т.п.), которые в смеси активно образуют многочисленные прочные связи, за счет чего прочность закладочного массива существенно повышается и обеспечивается снижение расхода вяжущего при одинаковой прочности.

Другое перспективное направление снижения расхода вяжущего, до сих пор не применявшееся в практике закладки выработанного пространства, - поризация закладочной смеси. Исходя из строительной практики можно утверждать, что применение поризованных закладочных смесей значительно повысит эффективность использования вяжущего.

Проведенные опыты показали, что при приготовлении образцов из активированного цемента с использованием поризации требуется на 30-40% меньше цемента, чем в случае образцов, изготовленных из непоризованной смеси на основе обычного (неактивированного) цемента.

Известен способ приготовления бетонной смеси (Патент РФ 2093496, приоритет 30.11.1992), по которому бетонную смесь готовят по раздельной технологии. Сначала в смесителе-активаторе замешивают цемент с водой, обеспечив их турбулентное перемешивание и активацию электрическим током, а затем цементное тесто подают в бетоносмеситель и замешивают с заполнителем. Использование активированной бетонной смеси ускоряет темп набора прочности бетона. Прочность бетона в 28-суточном возрасте на 22-26% выше прочности бетона обычного приготовления.

Однако в этом способе нет усиленной активации вновь образованной поверхности цемента, поризация не осуществляется, поэтому не достигается экономия вяжущего в должной мере.

Известен способ приготовления закладочной смеси (Патент РФ 2096627, приоритет от 02.08.1995), в котором смесь компонентов проходит вибрационный грохот, дезинтегратор и направляется в вибромельницу, после которого закачивается в подземную выработку. Воду перед смешением компонентов активируют электромеханической обработкой.

Недостатком этого способа является высокая металло- и энергоемкость, что значительно увеличивает себестоимость приготовления закладочной смеси. Поризация не осуществляется, следовательно не достигается соответствующая экономия вяжущего.

Известен способ приготовления твердеющих закладочных смесей (Патент республики Казахстан KZ 16990, приоритет 15.05.2004), который принят за прототип, когда все компоненты (вяжущее, инертные заполнители, добавки) одновременно загружаются в рабочую камеру вместе с водой, где они дробятся, измельчаются, перемешиваются и активируются между поверхностями камеры. Готовая закладочная смесь перекачивается в закладочное пространство, где затвердевает.

Этот способ имеет повышенный расход вяжущего, т.к. поризация не осуществляется, а вместе с исходными компонентами в рабочую камеру подается вода, оказывающая эффект «пассивации», т.е. ослабляется энергонапряженность образующихся активных центров. Таким образом, при прохождении материала между конусами не происходит механической активации в достаточной степени.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение расхода вяжущего при достаточной прочности бетонного камня.

Техническим результатом является использование эффекта поризации при приготовлении закладочной смеси и повышение степени активации ее компонентов, с сохранением прочности закладочного массива.

Для решения этой задачи предлагается готовить закладочную смесь в компактном устройстве, состоящем из конусной инерционной дробилки и высокоскоростного смесителя непрерывного действия. В загрузочный бункер конусной инерционной дробилки при дробящем усилии (4÷8)·105 Н дозированно подаются в сухом виде вяжущее (цемент), дополнительное вяжущее (доменный шлак) и инертный заполнитель. В дробилке осуществляется дробление и измельчение заполнителя и дополнительного вяжущего (шлака), обновление поверхности вяжущего, механоактивация заполнителя и вяжущего, сухое перемешивания компонентов смеси.

Пределы воздействующих усилий на материал объясняются следующим. Агрегаты, традиционно используемые для приготовления закладочных смесей, например барабанные мельницы (стержневые и шаровые), развивают разрушающее усилие меньше 4·105 Н, соответственно в них не происходит значимая механическая активация. Для обеспечения механической активации дробящее усилие должно быть больше 4·105 Н. Это может быть обеспечено в конусной инерционной дробилке. Прикладывать усилия выше 8·105 Н не имеет смысла, т.к. при этом имеется вероятность нарушения кристаллической решетки минералов, они могут перейти в аморфное состояние, и весь эффект механической активации исчезнет. Полученную на выходе из дробилки смесь затворяют водой с перемешиванием в высокоскоростном смесителе непрерывного действия. С целью снижения расхода вяжущего и заполнителя в закладочную смесь перед подачей в закладываемое пространство вводят пену, обеспечивающую образование в твердеющей смеси пор, составляющих 10-20% от объема твердеющей смеси. Поризованная закладочная смесь направляется в закладываемое пространство.

Предлагаемая схема позволяет, с одной стороны, снизить расход цемента за счет поризации смеси, а с другой - повысить прочность получаемого из смеси массива за счет максимального эффекта механоактивации, поскольку в сухом виде исключается пассивация материала при дроблении и обеспечивается повышенная энергонапряженность воздействия на материал. Двухступенчатое перемешивание обеспечивает гораздо лучшую по сравнению с прототипом однородность смеси.

Примеры осуществления способа

1) В загрузочный бункер конусной инерционной дробилки КИД-300 дозированно загружали исходные компоненты в количестве (на 1 м3 готовой смеси): диабаза-999 кг, шлака-207 кг, цемента-67 кг. На выходе из дробилки получили 1273 кг сухой механоактивированной смеси, которую затем направили в высокоскоростной смеситель непрерывного действия, куда для вовлечения воздуха в смесь одновременно подавали пену на основе синтетического пенообразователя Ареком-4, а также воду в количестве, необходимом для доведения смеси до требуемого объема 1 м3. В результате получили пористую однородную высококачественную закладочную смесь.

Таким образом, для приготовления 1 м3 смеси с кубиковой прочностью 5 МПа на 180 день твердения и объемом пор 10% по предлагаемому способу потребовалось: диабаза - 999 кг, шлака - 207 кг, цемента - 67 кг.

Для сравнения приготовлена смесь по способу совместного мокрого помола компонентов (как в прототипе). При этом для приготовления 1 м3 смеси с кубиковой прочностью 5 МПа на 180 день твердения потребовалось: диабаза - 930 кг, шлака - 300 кг, цемента - 150 кг.

За счет комбинации эффекта механоактивации и поризации смеси расход шлакового вяжущего снизился на 32%, расход цемента - в 2,2 раза.

2) В загрузочный бункер конусной инерционной дробилки КИД-300 дозированно загружали исходные компоненты в количестве (на 1 м3 готовой смеси): диабаза - 1287 кг, цемента - 122 кг. На выходе из дробилки получили 1409 кг сухой механоактивированной смеси, которую затем направили в высокоскоростной смеситель непрерывного действия, куда для вовлечения воздуха в смесь одновременно подавали пену на основе синтетического пенообразователя Ареком-4, а также воду в количестве, необходимом для доведения смеси до требуемого объема 1 м3. В результате получили однородную пористую высококачественную закладочную смесь.

Таким образом, для приготовления 1 м3 смеси с кубиковой прочностью 5 МПа на 180 день твердения и объемом пор 15% по предложенному способу потребовалось: диабаза - 1287 кг, цемента - 122 кг.

Для сравнения приготовлена смесь по способу совместного мокрого помола компонентов. При этом для приготовления 1 м3 смеси с кубиковой прочностью 5 МПа на 180 день твердения потребовалось: диабаза - 1330 кг, цемента - 235 кг.

За счет комбинации эффекта механоактивации и поризации расход цемента снизился на 48%.

Способ приготовления поризованной твердеющей смеси для закладки выработанного подземного пространства, включающий операции совместного дробления и измельчения минерального заполнителя и вяжущего в конусной инерционной дробилке, а также механоактивацию полученной смеси, затворение смеси водой и подачу ее в закладываемое пространство, отличающийся тем, что механоактивацию смеси осуществляют до затворения ее водой при величине дробящего усилия (4÷8)·105 Н, а с целью снижения расхода вяжущего, в закладочную смесь перед подачей в закладываемое пространство вводят пену, обеспечивающую увеличение объема закладочной смеси за счет образования воздушных пор.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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

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

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

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.

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

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

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ликвидации вертикальных вскрывающих горных выработок как на действующих, так и на ликвидируемых горных предприятиях.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. Шихта для производства пористого заполнителя содержит, мас.%: глина монтмориллонитовая 78,0 - 88,0, доломит 4,0 - 10,0, фосфогипс 4,0 - 10,0, каолин 2,0 - 4,0.
Изобретение относится к производству строительных материалов на основе природного минерального сырья, а именно к составам для изготовления пористых теплоизоляционных материалов.
Изобретение касается производства искусственных пористых заполнителей для бетонов. Сырьевая смесь для производства искусственного пористого заполнителя содержит, мас.%: легкоплавкая глина 50,0-90,0; измельченные амфиболиты 10,0-50,0.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов сырьевых смесей для изготовления теплоизоляционных изделий. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий содержит, мас.%: глина монтмориллонитовая 50,0-57,0; вспученный, измельченный и просеянный через сетку №5, перлит 40,0-45,0; жидкое стекло 3,0-5,0.
Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве искусственных пористых заполнителей для бетонов. Технический результат заключается в улучшении формовочных свойств сырьевой смеси для производства аглопорита, утилизации отработанных средств для сорбирования нефтепродуктов.
Изобретение относится к технологии получения пористого керамического материала и предназначено для получения искусственных эндопротезов костной ткани. .

Изобретение относится к способам получения легковесного пористого керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала «КОНПАЗИТ».
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. .
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления пенобетонных строительных изделий, например стеновых блоков или панелей. Способ изготовления строительных изделий из пенобетона включает раздельное приготовление пены и растворной смеси, их смешивание или одностадийное приготовление пеномассы с последующей укладкой в формы, выдержкой, распалубкой, пропариванием и распалубкой изделия. При этом после укладки пенобетонной массы на полный объем в жесткую перфорированную форму ее закрывают крышкой, создавая замкнутый объем, и подключают к сети переменного тока через пластинчатые электроды, расположенные на двух противоположных сторонах формы. Масса подвергается электропрогреву током промышленной частоты 50 Гц при напряжении 50-80 В в течение 15-20 мин. После электрообработки изделие выдерживается в течение 40-60 мин для снятия температурных напряжений и набора структурной прочности. Затем следует распалубка. После этого прогретое до 60°С изделие на поддоне поступает на дальнейшую тепловую обработку. Техническим результатом является значительное сокращение технологического процесса производства с параллельным повышением прочности и теплофизических свойств изделий. 2 пр., 1 табл.
Наверх