СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ Российский патент 2025 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке калийных руд при использовании твердеющей закладки на основе солеотходов.

Известен состав закладочной смеси (авторское свидетельство СССР № 1476158, опубл. 30.04.1989), где заполнитель представлен глинисто-солевыми отходами калийных руд, а вяжущее - глинистыми отходами производства озокерит-сырца.

Недостатком данного состава является низкая прочность закладочного массива, которая не превышает 2,4 МПа при сжатии образцов.

Известен состав закладочной смеси (авторское свидетельство СССР № 1645565, опубл. 30.04.1991) на основе глинисто-солевых отходов калийных руд, содержащий золу-унос в качестве вяжущего.

Недостатком данного состава является низкая прочность закладочного массива, которая не превышает 3,7 МПа при сжатии образцов.

Известен состав закладочной смеси (авторское свидетельство СССР № 1502849, опубл. 11.11.1987) на основе отходов обогащения калийных руд с добавлением вяжущего в виде хвостов флотации серных руд и затворителя в виде воды.

Недостатком данного состава является низкая прочность закладочного массива, которая не превышает 4,24 МПа при сжатии образцов. Помимо этого, использование воды в качестве затворителя может негативно сказаться на составе закладочной смеси на основе солеотходов, так как солеотходы обладают свойством водорастворимости.

Известен состав закладочной смеси (авторское свидетельство СССР № 1006782, опубл. 21.09.1981), содержащий в качестве заполнителя отходы обогащения калийных руд, вяжущего - доменный гранулированный шлак.

Недостатком данного состава является низкая прочность закладочного массива, которая не превышает 2,06 МПа при сжатии образцов.

Известен состав закладочной смеси (авторское свидетельство СССР № 1035242, опубл. 21.01.1982), принятый за прототип, где в качестве заполнителя используют отходы обогащения калийных руд, глинистый шлам, в качестве вяжущего - шлак электропечей металлургического завода, в качестве затворителя - воду.

Недостатком данного состава является низкая прочность закладочного массива, которая не превышает 6,770 МПа при сжатии образцов, а также наличие риска разрушения закладочного массива, стенок естественных целиков и почвы выработок при затворении смеси водой.

Техническим результатом является повышение прочности закладки.

Технический результат достигается тем, что в качестве отходов переработки калийных руд используют галитовые отходы переработки калийных руд, при этом состав дополнительно содержит базальтовую фибру и насыщенный соляной раствор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

галитовые отходы переработки калийных руд 48,5-55,6 доменный металлургический шлак 14,0-21,0 базальтовая фибра 0,4-0,5 насыщенный соляной раствор остальное

Заявляемый состав закладочной смеси включает в себя следующие компоненты, их содержащие, мас.%:

- галитовые отходы переработки калийных руд - 48,5-55,6;

- доменный металлургический шлак - 14,0-21,0, соответствующий шлаку первого сорта по ГОСТ 3476-2019;

- базальтовая фибра - 0,4-0,5, выпускаемая по ТУ 5952-002-91341008-2012;

- насыщенный соляной раствор (вода, выпускаемая по ГОСТ 23732-79, c добавлением галитовых отходов) - остальное.

Для условий калийных рудников в качестве заполнителя наиболее очевидным вариантом является применение солеотходов. Галитовые отходы переработки калийных руд представляют собой твердые продукты флотационного или химического обогащения калийных руд. Состав галитовых отходов: NaCl - 94,3%, KCl - 1,91%, CaSO4 - 1,99%, нерастворимый остаток - 1,7%, MgCl2 -0,07%, прочие - 0,104%.

Доменный шлак обладает вяжущими свойствами, представляет собой отходы обогащения руд, подвергшихся механохимическому воздействию по различным технологиям. Состав доменного шлака: - 31,1%, - 10,2%, - 50,6%, - 4,3%, - 1,4%, - 0,2%, прочие - 2,2%. При оценке вяжущих свойств шлаков важной характеристикой их химического состава является модуль основности и силикатный модуль. Модуль основности - 1,33, силикатный модуль - 3,04, что подтверждает высокую активность шлаков.

Базальтовая фибра BF 13-6р представляет собой специальный материал, производимый из базальтовых горных пород путем их плавления и преобразования в волокна. Базальтовая фибра используется в строительной отрасли, однако, использование базальтовой фибры в горной промышленности в предлагаемом техническом решении является неизвестным из уровня техники. Добавление базальтовой фибры позволяет увеличить прочностные характеристики закладочного массива, предотвратить образование деформационных трещин, предотвратить пластические деформации, исключить отслаивание поверхности, не расслаивается в смеси в процессе заливки и твердения.

В качестве затворителя используется насыщенный соляной раствор плотностью 1,35 г/см³, который готовят путем растворения в воде галитовых отходов до насыщения. Вода должна соответствовать требованием технической воды и не содержать механических примесей. Насыщенный соляной раствор позволит избежать проблемы растворения и вымывания целиков и вмещающих пород, представленные водорастворимыми рудами.

Приготовление закладочной смеси осуществляют в следующей последовательности: готовят твердую смесь путем перемешивания галитовых отходов переработки калийных руд с доменным гранулированным шлаком до равномерного их распределения, после чего добавляют базальтовую фибру и перемешивают до ее равномерного распределения по всей твердой массе. В полученную твердую смесь добавляют затворитель в виде насыщенного соляного раствора и продолжают смешивание до состояния однородной массы.

Состав поясняется следующими примерами.

Пример 1. Закладочная смесь приготавливается следующим образом. Готовят твердую смесь путем перемешивания галитовых отходов переработки калийных руд в количестве 62,8 мас.% с доменным гранулированным шлаком в количестве 7,0 мас.% до равномерного их распределения, после чего добавляют базальтовую фибру в количестве 0,2 мас.% и перемешивают до ее равномерного распределения по всей твердой массе. В полученную твердую смесь добавляют затворитель в виде насыщенного соляного раствора в количестве 30,0 мас.% и продолжают смешивание до состояния однородной массы.

Полученную смесь разливают в цилиндрические образцы для испытаний на прочность при сжатии после полного набора прочности образцов. Величину предела прочности при сжатии затвердевшей смеси определяют путем раздавливания образцов на прессах с регистрацией разрушающей нагрузки на сило-измерительной шкале пресса.

Пример 2-16. Аналогичным образом.

Результаты лабораторного эксперимента по испытанию образцов закладочной смеси на сжатие представлены в таблице 1.

В соответствии с представленными результатами наибольший прирост прочности начинается при добавлении базальтовой фибры в количестве более 0,2 мас.%. При увеличении количества базальтовой фибры растет прочность образцов при сжатии. Наибольшей прочностью обладают образцы, имеющие в своем составе базальтовую фибру в количестве 0,4-0,5 мас.%. При этом добавление армирующего компонента более 0,5 мас.% не дает прироста прочности, что говорит о дальнейшем возможном разупрочнении материала при превышении данного значения.

Добавление доменных шлаков в количестве 7,0 мас.% не дает прироста прочности по сравнению с прототипом, наибольшая прочность которого составляет 6,770 МПа. При добавлении шлаков в количестве 14,0 мас.%, 17,5 мас.%, 21,0 мас.% наблюдается прирост прочности образцов. При дальнейшем увеличении количества шлаков до 28 мас.% прирост прочности прекращается. Наибольшая прочность образцов достигается при содержании доменных шлаков в количестве 21,0 мас.%.

Использование предлагаемого состава закладочной смеси позволяет повысить прочность в 1,47-1,77 раза за счет добавления армирующего компонента - базальтовой фибры.

Таблица 1 - Результаты эксперимента в лабораторных условиях

Содержание компонентов, мас.% от общей массы Заполнитель Вяжущее Затворитель Добавки Прочность образцов при одноосном сжатии, МПа Галитовые отходы переработки калийных руд Доменные металлургические шлаки Насыщенный соляной раствор Базальтовая фибра 1 62,8 7,0 30,0 0,2 5,2 2 62,6 30,0 0,4 6,7 3 62,5 30,0 0,5 6,8 4 62,4 30,0 0,6 6,6 5 55,8 14,0 30,0 0,2 8,3 6 55,6 30,0 0,4 10,0 7 55,5 30,0 0,5 11,8 8 55,4 30,0 0,6 11,5 9 52,3 17,5 30,0 0,2 9,3 10 52,1 30,0 0,4 10,7 11 52,0 30,0 0,5 11,8 12 51,9 30,0 0,6 11,6 13 48,8 21,0 30,0 0,2 9,5 14 48,6 30,0 0,4 10,9 15 48,5 30,0 0,5 12,0 16 48,4 30,0 0,6 11,7 17 41,8 28 30,0 0,2 9,5 18 41,6 30,0 0,4 10,7 19 41,5 30,0 0,5 12,0 20 41,4 30,0 0,6 11,7

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке калийных руд при использовании твердеющей закладки на основе солеотходов. Изобретение содержит состав закладочной смеси. Закладочная смесь содержит отходы переработки калийных руд, металлургический шлак, базальтовую фибру и насыщенный соляной раствор. В качестве отходов переработки калийных руд используют галитовые отходы переработки калийных руд. Соотношение компонентов следующее, мас.%: галитовые отходы переработки калийных руд 48,5-55,6; доменный металлургический шлак 14,0-21,0; базальтовая фибра 0,4-0,5; насыщенный соляной раствор остальное. Техническим результатом является повышение прочности закладки. 1 табл., 6 пр.

Состав закладочной смеси, содержащий отходы переработки калийных руд и металлургический шлак, отличающийся тем, что в качестве отходов переработки калийных руд используют галитовые отходы переработки калийных руд, при этом состав дополнительно содержит базальтовую фибру и насыщенный соляной раствор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

галитовые отходы переработки калийных руд 48,5-55,6 доменный металлургический шлак 14,0-21,0 базальтовая фибра 0,4-0,5 насыщенный соляной раствор остальное