Смесь для закладки выработанного пространства Советский патент 1991 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для возведения искусственных массивов при разработке месторождений подземным способом.

Цель изобретения - снижение стоимости смеси за счет замены цемента отходами производства.

Смесь для закладки выработанного пространства содержит вяжущее, заполнитель и воду, при этом в качестве вяжущего содержит измельченные карбонатные породы вскрыши, обожженные при 1200-1300°С,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Измельченные

карбонатные породы

вскрыши, обожженные

при 1200-1300°С

Заполнитель

Вода

Причем карбонатные породы вскрыши содержат 30-40% огипсованных мергелей и 60-70% известководоломитовых материалов, а огипсованные мергели имеют следующий химический состав по основным

9,0-25,2

51,1-76,0

Остальное

о VJ VJ со

4 О

Окислам, мас,%: SiOa 34-44; AlaOs 8-13; Рв20з 3-12; CaO 10-18; MgO 3-6; ЗОз 3-18. А известководоломитовые материалы карбонатных пород вскрыши имеют следующий химический состав по основным Окислам, мас.%; СаО 30-55; MgO 1-22; SiOa р,01-5; 0,005-1; Рв20з 0,06-0,6.

При слоевых системах восходящего порядка к твердеющим смесям предъявляется требование по обеспечению прочности в возрасте 3-4 сут 1,0 МПа. Содержание обожженных карбонатных пород вскрыши в закладке определено экспериментально и доставляет 9,0-25,2 мас.%.

Результаты помещены в табл.1. Содержание в составах закладки обожженных пород ниже 9% не обеспечивает заданных прочностных показателей. Содержание в составах закладки обожженных пород выше 25,2% нецелесообразно, так как необходимый предел прочности уже обеспечен.

Выбор температурного интервала для обжига осуществлен из следующих соображений. При обжиге карбонатных пород, содержащих огипсованные мергели и известково-доломитовые материалы при 1200-1300°С, происходит их реакция в твердой фазе с образованием трехкальцие- вого силиката, двухкальциевого силиката, алюмоферрита кальция, сульфата кальция и щелочных магниевых силикатов. При затво- рении водой и твердении указанные соединения обеспечивают высокие прочностные показатели искусственного массива как в раннем, так и в более позднем возрасте.

Температура обжига менее 1200°С недостаточна для осуществления реакции между силикатом и карбонатом с образованием двухкальциевых, трехкальциевых силикатов и т.п. При температуре выше 1300°С окись магния преимущественно переходит в периклаз - вещество инертное, что отрицательно сказывается на активности вяжущего.

Соотношение огипсованных мергелей и известководоломитовых материалов карбонатных пород вскрыши подбиралось таким образом, чтобы максимально связать окислы магния и кальция в силикаты, алюмофер- риты кальция и щелочные магниевые силикаты, алюминаты.

Наиболее рациональное соотношение составляющих обожженных пород установлено опытным путем. При содержании в обожженных карбонатных породах вскрыши огипсованных мергелей, основной компонент которых SI02, более .40 или менее 30% и известководоломитовые материалы, основной компонент которых СаО и MgO, более 70 или менее 60% нарушается равновесие системы, основанное на сочетании окислов в двухкальциевые силикаты 2 СаО ЗЮ2, трехкальциевыесиликаты ЗСаО SiOa, алюминаты кальция 5СаО- , и

т.п. соединения. Это влечет за собой снижение прочности закладки в ранем возрасте. Карбонатные породы вскрыши являются отходом производства и имеют пластовое залегание. До отметки +25 м породы

представлены мергелями, преимущественно огипсованными. Мергели имеют следующий химический состав по основным окислам, мас.%: ЗЮ2 34-44; А120з 8-13; Ре20з 3-12; СаО 10-18; MgO 3-6; ЗОз 3-18.

Ниже отметки +25 м залегают прочные материалы карбонатных пород; доломиты, известняки и их разновидности. Доломито- известняковые материалы имеют следующий химический состав по основным

окислам, мас.%; СаО 30-55; MgO 1-22; SI02 0,01-5; 0,005-1; Рв20з 0,06-0,6.

В качестве заполнителя могут использоваться природные материалы и отходы производства. Так, в табл.1 в составах 1-5, 10,

11 в качестве заполнителя закладки использованы дробленые породы вскрыши и хвосты обогащения.

Химический состав пород приведен в табл.2,

Высокая прочность дробленых пород и их низкая удельная поверхность требуют меньшего расхода обожженных пород для достижения равных прочностных показателей по сравнению с составами на мелкозернистых песках, используемых в качестве заполнителя в составах 6-9 (табл.1). Однако в местных условиях использование мелкозернистых песков не требует высоких капитальных вложений, Поэтому составы 1-5 и

6-9 в местных условиях равнозначны с экономической точки зрения. Количество заполнителя рассчитано из условия получения 1 и 3 м твердеющей закладки при заданном расходе обожженных пород и количестве

воды, обеспечивающем необходимую подвижность.

Формула изобретения 1, Смесь для закладки выработанного пространства, содержащая вяжущее, заполнитель и воду, отличающаяся тем, что, с целью снижения стоимости смеси за счет замены цемента отходами производства, она в качестве вяжущего содержит измельченные карбонатные породы вскрыши,

обожженные при 1200-1300°С при следующем соотношении компонентов, мас.%; Измельченные карбонатные породы вскрыши, обожженные

при 1200-1300°С9.0-25,2

Заполнитель51,1-76,0

ВодаОстальное

2.Смесь по п.1, отличающаяся тем, что карбонатные породы вскрыши содержат 30-40% огипсованных мергелей и 60-70% известково-доломитовых материалов.

3.Смесь по п.2, отличающаяся тем, что огипсованные мергели карбонатных пород вскрыши имеют следующий химический состав по основным окислам, мас.%: Si02 34-44;А 2Оз 8-13; Ре20з 3-12; СаО 10-18; МдО 3-6; 50з 3-18.

4. Смесь по п.2, отличающаяся

тем, что известководоломитовые материалы карбонатных пород вскрыши имеют следующий химический состав по основным окислам, мас.%: СаО 30-55; МдО 1-22; SI02

0,01-5; 0.005-1; Ре20з 0,06-0,6.

Изобретение относится к горной пром- ти и м.б. использовано для возведения искусственных массивов при разработке, месторождений подземным способом. Цель - снижение стоимости смеси за счет замены цемента отходами производства. Смесь содержит вяжущее, заполнитель и воду. В качестве вяжущего используют измельченные карбонатные породы вскрыши, обожженные при 1200-1300°С. Смесь образована при следующем соотношении компонентов, мас,%: измельченные карбонатные породы вскрыши, обожженные при 1200-1300°С, 9,0-25; заполнитель 51.1-76,0; вода остальное. Карбонатные породы вскрыши содержат 30-40% огипсованных мергелей и 60-70% известководоломитовых материалов. Последние имеют следующий химический состав по основным окислам, мас.%: СаО 30-55; Мд 1-22; SI02 0,01-5; 0,005-1; РеаОз 0,06-0,6. Огипсованные мергели карбонатных пород вскрыши имеют следующий химический состав по основнымокислам, мас.% : SI02 34-44; 8-13; Рв20з 3-12; СаО 10-18; Мд 3-6; ЗОз 3--18. Смесь приготавливают путем перемешивания компонентов. При затворении водой и твердении соединения обеспечивают высокие прочностные показатели искусственного массива как в раннем, так и в более позднем возрасте. 3 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С

Результаты испытаний технологических параметров

Подгижность смесей 11 см.

Прототип, в составе дополнительно содержится 1,93 портландцемента, пересчет компонентов, как и в прототипе, без учета расхода воды.

Химический состав используемых порол

Т а в л к ц а I

Таблица 2