СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА Российский патент 1995 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с твердеющей закладкой выработанного пространства.

Известен способ упрочнения закладочного массива армировочным материалом в виде отрезков металлической проволоки [1] Способ заключается в том, что повышение устойчивости обнажений закладочного массива достигается одновременным размещением армировочного материала в виде отрезков металлической проволоки и твердеющей смеси в зоны, прилегающие к обнаженным поверхностям закладочного массива. Недостатком данного способа является то, что армирующий материал, подаваемый в зоны обнажения массива, распределяется в нем неравномерно, что ведет к снижению прочности закладочного массива, т.е. в местах скопления металлических отрезков в результате их соприкосновения с агрессивной средой, возникающей в результате процесса гидратации цемента, при этом происходит их коррозионное разрушение, которое разрушает структуру бетона. Кроме того применяемый для армировки материал имеет высокую стоимость, что приводит к увеличению себестоимости закладки.

Известен способ упрочнения закладочного массива армированием металлической арматуры [2] Способ заключается в том, что в твердеющем закладочном массиве на границе с рудным массивом размещают металлическую арматуру, затем подают твердеющую смесь. После схватывания этой смеси выработанное пространство заполняют хвостами обогащения или вулканическим шлаком, а затем приступают к отработке нижележащего слоя руды. Недостатком этого способа является то, что он требует большого расхода дорогостоящей арматуры, больших затрат ручного труда по ее укладке.

Целью изобретения является повышение устойчивости обнажений закладочного массива, улучшение условий работы армирующего элемента, снижение затрат на возведение армированного искусственного массива.

Достигается это тем, что в предлагаемом способе упрочнения закладочного масссива по всей высоте выработанного пространства камеры или слоя со стороны, контактирующей с рудным массивом, размещают армирующие элементы сетку из базальтового волокна, причем один из элементов размещают непосредственно на контакте с рудным массивом, второй на расстоянии l 0,05 b в направлении внутрь камеры. Здесь b ширина камеры, м.

Заявляемое техническое решение отличается от аналога и прототипа тем, что упрочнение закладочного массива достигается размещением двух рядов армирующей сетки из базальтового волокна в зоне контакта искусственного и рудного массива. Это отличие позволяет сделать вывод в соответствии заявляемого способа критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемый способ (армирующий элемент сетка из базальтового волокна, расстояние между рядами сетки равное l0,05 b, направление внутрь камеры) не выявлены в существенных признаках прототипа и других способов упрочнения закладочного массива, следовательно, обеспечивают заявляемому способу соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена отрабатываемая камера (слой) с расположением армирующих элементов сетки из базальтового волокна; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

В отработанное, но еще не заложенное пространство камеры или слоя размещают у рудного массива армирующие элементы сетку из базальтового волокна. Один слой армирующего элемента сетки 2 размещают непосредственно на контакте с рудным массивом, второй 3 на расстоянии l 0,05 b от первого. После установки армирующих элементов в выработанное пространство камеры или слоя подают твердеющую закладочную смесь. В результате затвердевания, на границе искусственного и рудного массивов образуется упрочненная зона, обеспечивающая повышенную прочность и устойчивый контактный слой на границе искусственного массива.

Улучшение условий работы армирующего элемента достигается за счет того, что базальтовое волокно является химически нейтральным по отношению к кислотам выделяющимся в процессе гидратации цемента. В результате этого базальтовое волокно не подвержено коррозионному разрушению, что позволяет уменьшить толщину армирующего элемента, при сохранении упругих характеристик армировки. Кроме того, базальтовое волокно дешевле металла, что позволяет снизить затраты на армировку искусственного массива.

С целью проверки работоспособности предлагаемого способа, на испытательном стенде в лаборатории закладочных работ Казахского политехнического института были проведены исследования по повышению устойчивости обнажений закладочного массива и улучшению условий работы армирующего элемента.

Испытательный стенд представляет собой модель закладываемой камеры (слоя) в масштабе 1:10. Причем модель выполнена таким образом, что позволяет производить независимую закладку двух камер (слоев) различными способами. Одна камера (слой) выполняет функции возводимого искусственного закладочного массива, в котором контактный слой не армируется. Данный способ принят авторами за базовый объект и используется на рудниках цветной металлургии при закладке выработанного пространства. Другая часть камеры (слоя) выполняет функции возводимого искусственного массива по предлагаемому изобретению с армированием контактного с рудным массивом слоя сеткой из базальтового волокна.

Подаваемая на вход камер (слоев) смесь имела одинаковый состав.

По истечению 90 сут из полученных лабораторных массивов выбуривались керны для испытания на прочность: на изгиб и на сжатие.

Сравнительные результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из результатов приведенных исследований, максимальная прочность на сжатие наблюдается при работе испытательного стенда по предлагаемому способу упрочнения закладочного массива, когда расстояние между армирующими сетками составляет 0,05 b. Это позволяет для достижения нормативной прочности закладки снизить расход вяжущего на 15-18% что в среднем на 1 м³ закладки составит 30.36 кг. В расчете на 1 млн. т добычи экономический эффект от использования предлагаемого способа при среднем расходе цемента 200 кг/м³ закладки составит: Э Ц˙ C˙ А (30.36) ˙10^-3 ˙60 ˙300000 540.648 тыс.руб, где Ц экономия вяжущего по базовому и предлагаемому способам, кг/м³;
С стоимость 1 т цемента, руб.

А объем закладки на 1 млн. т добычи, м³.

Использование: при разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Сущность изобретения: армирующие элементы выполнены в виде сетки из базальтового волокна, размещенной в два ряда в закладочном массиве на границе с подлежащим разработке рудным массивом. Второй ряд размещают внутрь камеры на расстоянии, зависящем от ширины камеры. 2 ил. 1 табл.

СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА, включающий размещение армирующих элементов в твердеющем закладочном массиве камеры на границе с подлежащим разработке рудным массивом, отличающийся тем, что армирующие элементы выполняют в виде сеток из базальтового волокна, а размешают их в два ряда, причем второй ряд размещают на расстоянии l 0,05b внутрь камеры, где b - ширина камеры, м.