Состав для шахтной перемычки Советский патент 1982 года по МПК E21F5/00 E21F1/14 

(5А) СОСТАВ ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЕРЕМЫЧКИ

1

Изобретение относится к технике безопасности в горной прсмышленности и может быть использовано в шахтах для изоляции выработанных пространств от действующих горных выработок.

Известны перемычки, для сооружения которых используют древесину {чуракй, брусья, рудничные стойки, плахи, а в качестве вяжущих - гли1НИСТЫЙ или цементный растворы } Перемычки из этих металлов имеют следующие недостатки: небольшой срок , частые и дорогостоящие ремонты большой расход дефицитных материалов, низкая герметичность и огнестойкость.

Наиболее близкий к предлагаемому является состав для шахтной перемычки, состоящий.из %; наполнителя гравия, щебня, песка 70-80%, цемента , жидк-о о стекла - До Ъ% и воды 6-8 2 .

Недостаток состава в том, что он имеет большой расход материалов,ко,торые необходимо доставлять в шахту (песок, щебень, гравий,- цемент) , высокую трудоемкость и стоимость возведения перемычек из известного состава в связи с большим объемным весом бетона и значительными зат1ра-, тами на добычу и доставку составляющих.Цель изобретения -- снижение стоимости состава и трудоемкости работ по возведению ша-хтных перемычек.

Поставленная цель достигается тем, что состав для шахтной перемычки, включающий цемент, жидкое стекло, наполнитель и воду, в качестве наполнителя содержит отбитый уголь фракцией не более 20 мм с содержанием 1факции 3 мм и менее 25-35%, при следующем соотношении компонентов, , вес. %:

Цемент22-28

Жидкое стекло 1 - 3 Уголь5 -58 Вода16-18 Для приготовлени1я предлагаемого состава может быть использован отби тый уголь любой марки при максималь ной крупности фракций не более 20 м flpvi увеличении величины фракций рез ко уменьшается прочность состава и увеличивается его воздухопроницае мость . Исследованиями установлено, что при увеличении размера фракций до 50-100 мм эти показатели ухудшались в 3,5-5 раз, что является неприемлемым. Содержание количества фракций 3 мм и менее определяется по условиям необходимой прочности и продолжительности водопоглощения. При содержании мелких фракций менее 251 снижается прочность состава, а при превышении 35% увеличивается ра ход цемента. Исходя из этих условий принятые параметры являются оптимал ными. Пределы содержания отбитого угля () приняты также оптимальными по условиям прочности, воздухопрони цаемости и расхода цемента. Содержание цемента более 28 является не рациональным по стоимости, а менее 22% - по показателям прочност и воздухопроницаемости. Жидкое стекло ускоряет процесс водопоглощения угля и набор прочнос ти углецементного камня. При содерж нии в смеси менее II жидкого стекла его влияние на основные показатели не обнаруживается, а при содержании более 3% значительного улучшения не наблюдается. Содержание цемента соответствует по условиям прочности (30-АО кгс/м) принятому содержанию угля в составе. Количеств воды в составе должно обеспечивать нормальную гидратацию цемента и образование плотного слоя с углем за счет его полного насыщения водой. Опытным путем установлено, что для выполнения данного условия воды в составе должно содержаться в пределах 16-18 вес.. С уменьшением содержания воды резко ухудшается связ угля с цементным раствором, что отрицательно сказывается на прочност и герметичности углецемента. Избыто воды ведет к выносу вях ущего компонента, нарушению однородности струк туры камня и снижению эксплуатационных характеристик. 14 Пример 1. Для сооружения перемычки площадью 6,5 толщиной 0,5 м приготавливают 2, т измельченного угля (58 весД) фракции не более 20 мм, 1,21 т портландцемента марки 00 (22), 0,09 т жидкого стекла с объемным весом 1, г/см и модулем 2,5 (2%) и 0,71 т воды (18%J. Перед употреблением уголь просеивают и измельчают, чтобы фракции 3 мм и менее было 25-35%- В емг кость загружают уголь,-, затем добавляют остальные составляющие и в течение 3-5 мин емесь перемешивают до получения однородной массы. Приготовление можно вести в серийно выпускаемых смесителях типа С-868, С-869.И др. Смесь приготавливают отдельными порциями с таким расчетом чтобы каждой из них было достаточНО для заполнения пространства между опалубкой на высоту см. Подачу смеси на опалубку можно осуществлять известнь1ми средствами. Через 28сут после приготовления углецемент данного состава имеет следующие характеристики: предел прочности на сжатие - 0,7 кгс/см, воздухопроницаемость - 3,5 MV(4 мЯ мм вод. ст.). Пример 2. Для возведения перемычки площадью 8,0 м и толщиной 0,75 м из смеси, состоящей,вес.: уголь 5б, цемент 25, вода 17 и жидкое стекло 2, расходуется угля ,7 т, цемента 2,55 т, воды 1,02 т, жидкого стекла 0,17 т. Технология приготовления смеси и возведения перемычки аналогична .описанной в примере 1. Углецементный камень имеет прочность на сжатие 1 кгс/см и воздухопроницаемость 3,0 мм.вод.ст. Пример 3. Для возведения перемычки площадью 11,3 м и толщиной 0,75 м из смеси, содержащей вес.: уголь 5, цемент 28, вода 16 и жидкое стекло 2, расходуют угля 5,96 т, цемента 2,05 т, воды 1,36 т и жидкого стекла 0,2k т. Технология приготовления смеси и возведения перемычки не отличается от приведенной в примере 1. Углецемент данного состава через 28 сут имеет прочность на сжатие 41,9 кгс/см, а воздухопроницаемость - 2,85 мУЧм мм вод.ст. При сооружении перемычек из углецемента используют уголь, который MSBjrieKaraT из вруба и расширения у кровли при их разделке. Уголь на ситах просеивают с целью получения нужных фракций.. Для сооружения перемычки в шахту доставляют только цемент, жидкое стекло и плахи для опалубки. Конструкция углецементной перемычки и технология ее возведения принципиально не отличается от заливных перемычек из других материалов, например из бетона. Большинство отработанных участко или их частей (60) изолируют на один, полтора года. Поэтому примене ние перемычек с большим сроком служ бы (более 3-5 лет), например бетонных, технически и экономически нецелесообразно. В этих условиях наиб лее эффективными являются перемычки из предлагаемого состава. Как показал анализ данных участк профилактики углецементные перемычки могут применяться почти в 40, вместо перемычек из чураков, брусье и кирпича, а в ряде случаев и из бе тона. Особенно эффективно использот вать углецемент при сооружении двой ных перемычек и перемычек с подилив нием в наклонных выработках. Перемычки из углецемента могут сооружаться для изоляции выработанных пространств на срок не более 2 лет При нагнетательном и всасывающем способах проветривания.Депрессия (компрессияI перемычки не должна превышать 50 кгс/м. Площадь выработки в Месте возведений перемычки должна быть не более 12 м. Использование предлагаемого состава Для возведения шахтной углецементной перемычки обеспечивает сниже ние воздухопроницаемости в 1,5-1«7 раза, повышение огнестойкости, кроме того, обеспечивает увеличение стойкости в 1,2-1,3 раза, а также повышение срока службы в 2-3 раза и при этом снижение стоимости в 2,5-3 раза. Формула изобретения Состав для шахтной перемычки,включающий цемент, жидкое стекло, наполнитель и воду, отличающийся тем, 4TOjC целью снижения стоимости состава и трудоёмкости работ по возведению шахтных перемычек, он содержит в качестве наполнителя отбитый уголь фракцией не более 20 мм с содержанием фракции 3 мм и менее 25-35, при следующем / соотношении компонентов, вес.%: Цемент 22-28 Жидкее стекло 1-3 Уголь5 -58 Вода16-18 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Руководство до изоляции пожаров в шахтных опасных по газу. М., Недра, 1971, c.93-9t. 2.Сборник инструкций и других нормативных документов по технике безопасности для угольной промышленности. М., Недра, 1978, с.5б1-5б2 (прототип).