Способ упрочнения закладочного массива Российский патент 2024 года по МПК E21F15/08 

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

Введение резиновой крошки в состав бетона, в том числе закладочных композиционных материалов, формирующих искусственный массив, существенно улучшает физико-механические свойства искусственного массива.

Добавление частиц резины из покрышек придает пластичные свойства бетону и позволяет выдерживать деформации даже после достижения максимальной нагрузки [Chauhan M., Sood H. Rubber modified concrete- a green approach for sustainable infrastructural development // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. Volume 4(6). P. 973-978., 977 р.].

Увеличение содержания резиновой крошки в бетоне повышает стойкость к истиранию, снижает водопоглощение и усадку. Улучшает замораживание и оттаивание. Прорезиненный бетон обладает хорошей устойчивостью к кислотным атакам. Он также имеет высокую устойчивость к проникновению хлорид-ионов, вызывающих коррозию арматуры [Hesham M. Fawzy, Suzan A. A. Mustafa, Fady A. Elshazly Rubberized concrete properties and its structural engineering applications – An overview // The Egyptian International Journal of Engineering Sciences and Technology. 2020. Volume 30. P.1–11., 9-10 р.].

Относительная деформация усадки образцов закладочного массива с увеличением содержания резинового порошка уменьшается на 43 %. Трещиностойкость массива увеличивается на 30 % при его содержании 6-8 %, до 33 % увеличивается прочность на растяжение при содержании порошка до 9 % от вяжущего [Ермолович Е.А., Качурин Н.М., Ермолович О.В. Управление состоянием закладочного массив посредством применения продуктов переработки отработанных покрышек // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 3. С. 126-135., 131 с.].

Тем не менее, в большинстве исследований было установлено, что при добавлении резиновых заполнителей к обычной бетонной смеси снижается прочность бетона на сжатие, причем снижение увеличивается при увеличении содержания резиновой крошки [International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. Volume 4(6). P. 973-978., 977 р.]; [Ермолович Е.А., Качурин Н.М., Ермолович О.В. Управление состоянием закладочного массив посредством применения продуктов переработки отработанных покрышек // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 3. С. 126-135., 130 -131 с.]. [Hesham M. Fawzy, Suzan A. A. Mustafa, Fady A. Elshazly Rubberized concrete properties and its structural engineering applications – An overview // The Egyptian International Journal of Engineering Sciences and Technology. 2020. Volume 30. P.1–11., 9 р.].

Наиболее близким к предлагаемому решению является патент RU №2555996 (опубл. 10.07.2015), в котором описан способ упрочнения закладочного массива. Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Техническим результатом является увеличение прочности закладки на растяжение при изгибе, растяжение методом раскалывания и уменьшение относительной деформации усадки закладочного массива.

Способ включает размещение в формируемом массиве армировочного материала одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армировочного материала применяют резиновый порошок в количестве 1% от массы твердеющей смеси. Недостатком данного способа является уменьшение прочности при сжатии закладочного массива при введении в смесь, его формирующую, резинового порошка.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение прочности закладочного массива при сжатии.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение предела прочности закладочного массива при сжатии.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что предложен способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армировочного материала одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армировочного материала применяют резиновый порошок в количестве 1% от массы твердеющей смеси и один из видов волокнистого материала – микрофибру базальтовую модифицированную или асбест хризотиловый − хризотил в количестве 3 % от массы вяжущего.

Способ упрочнения закладочного массива осуществляют следующим образом:

Искусственный массив формируют из твердеющей закладочной смеси, в которую перед ее укладкой в выработанное пространство подают армирующие элементы – резиновый порошок и один из видов волокнистого материала – микрофибру базальтовую модифицированную или асбест хризотиловый − хризотил. Твердеющая смесь транспортируется к месту формирования массива по трубам и подается в камеру.

Для проверки работоспособности предлагаемого способа была изготовлена модель закладочного массива, состоящего из вяжущего, заполнителя, суперпластификатора, воды. Изготовили четыре серии массива. В первой серии (контрольной 1) резиновый порошок, микрофибру базальтовую модифицированную и асбест хризотиловый − хризотил не добавляли. Во второй серии (контрольной 2) в смесь вводили 1% по массе резинового порошка со средним размером частиц 225 мкм. В третьей и четвертой сериях кроме резинового порошка в смесь вводили 3% от массы вяжущего асбест хризотиловый − хризотил и микрофибру базальтовую модифицированную соответственно.

Асбест хризотиловый − хризотил выпускается ОАО «Ураласбест» по ГОСТ 12871-93, ТУ 5721-01-028-1476, ТУ 21-22-23.

Микрофибра базальтовая модифицированная МБМ выпускается ЗАО «Астрин-Холдинг по ТУ 5761-014-13800624-2004.

Микрофибра базальтовая модифицированная МБМ состоит из (в % по массе):

- ваты базальтовой с органической пропиткой – 99,3-99,6;

- наномодификатора −0,0001-0,01;

- воды – 0,3-0,5.

В качестве наномодификатора в микрофибре базальтовой модифицированной МБМ используют углеродный наномодификатор фуллероидного типа по ТУ 2166-001-13800624-2003.

Основные характеристики Микрофибры базальтовой модифицированной МБМ приведены в таблице 1.

Из всех серий массива были сформированы образцы. По истечении 90 суток образцы 70х70х70 мм были испытаны на прочность при сжатии с использованием электронной испытательной машины Инстрон 5882.

Данные испытаний приведены в таблице 2.

Из таблицы следует, что поставленная задача увеличения прочности закладки при сжатии достигается при введении в твердеющую смесь резинового порошка в количестве 1% от массы твердеющей смеси и одного из видов волокнистого материала – микрофибры базальтовой модифицированной или асбеста хризотилового − хризотила в количестве 3% от массы вяжущего.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Техническим результатом является увеличение предела прочности закладочного массива при сжатии. Предложен способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армировочного материала одновременно с твердеющей смесью. Причем в качестве армировочного материала применяют резиновый порошок в количестве 1% от массы твердеющей смеси. Кроме того, армировочный материал дополнительно содержит в количестве 3% от массы вяжущего один из видов волокнистого материала: микрофибру базальтовую модифицированную или асбест хризотиловый – хризотил. 2 табл.

Способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение в формируемом массиве армировочного материала одновременно с твердеющей смесью, причем в качестве армировочного материала применяют резиновый порошок в количестве 1% от массы твердеющей смеси, отличающийся тем, что армировочный материал дополнительно содержит в количестве 3% от массы вяжущего один из видов волокнистого материала: микрофибру базальтовую модифицированную или асбест хризотиловый – хризотил.