Введение к работе
Актуальность темы. Однім из путей успешного )ешения задач рационального использования природных богатств и штенсификации подземной разработки месторождений является расширение применения систем разработки с закладкой выработанного про-:транства, особенно при выемке ценных руд, когда затраты на про-ізводство закладочных работ компенсируются улучшением показателей ізвлечения - повышением количества и качества добытого полезного юкопаемого. Однако, при ведении закладочных работ возрастает се-Зестоимость добычи руды, расходуется значительное количество дефицитных материалов. Анализ практики закладочных работ и результатов исследований показнвают, что расход цемента намного превьгаа-зт уровень, необходимый для обеспечения заданной прочности. Это ззязано с потерей активности цемента при транспортировке и хранении на складах. В связи с этим актуальным является проведение ис-зледозаний, направленных на повышение эффективности процессов приготовления закладочных смесей и формирования искусственных ыассл-3DB с заданными физико-механическими свойствами.
Тематика исследований соответствует направлениям и задачам научно-технической программы Национального центра Республики Казахстан по комплексному использованию минерального сырья - "Создание научных основ технологических систем, агрегатов для разра-5отки месторождений полезных ископаемых, адаптивных к внешней зреде".
Цель работы- повышение использования активности деменга на основе интенсификации физико-химических процессов,связанных с приготовлением, структурообразованием и твердением зак-іадки, позволяющих снизить расход цемента и управлять ее характеристиками.
Основная идея работы заключается в необходимости зоответствия параметров физико-механического воздействия на исходные компоненты закладочной смеси их характеристикам.
Методы исследований. Использовался комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики приготовления твердеющей закладки, экспериментов в лабораторных и производственных условиях с применением физического и экономико-математического моделирования исследуемых процессов и яв-іений с привлечением ЭШ, натурные измерения, обобщение результатов экспериментов.
Защищаемые научные положения:
при одних и тех ке начальном водоцементном отношении, условиях и времени твердения, строение порового пространства цементно-го камня определяется тонкостью помола и гранулометрическим составом цемента. Особую роль в обеспечении требуемой структуры и необходимых свойств закладки играет управление процессом структурооб-разования в его начальном периоде до пяти суток после образования смеси;
диапазон изменений свойств закладки, вызванных механическо активацией, зависит, как от структуры и характеристик исходных кої понентов, так и от величины, вида и времени воздействия на них ме ханических сил, а в случае периодически действующих сил - такке о их амплитуды и частоты;
воздействие на компоненты закладочной смеси методами физической активации повышает полноту использования активности вяЕуще-го и глубину его гидратации, позволяет управлять характеристиками закладки, способствует образованию однородной микроструктуры с ра номерным распределением зерен в цементирующей массе.
Научная новизна работы состоит:
в установлении закономерностей изменения удельной поверхне ти доизмельченного цемента в вибрационных и шаровых мельницах от времени обработки, шаровой загрузки, частоты вращения мельницы и влияния его дисперсности на процесс структурообразования закладки в раннем периоде;
з установлении закономерностей измельчения исходных компонентов и получении заполнителя с рациональной гранулометрией в за зисимости от режимов работы шаровой мельницы;
в выявлении закономерностей, определяющих режимы смесеобра зоваїїия при совместном помоле компонентов в ааровок мельнине, обе печивающих гомогенность закладочной смеси, необходимые вязкость и предельное напряжение сдвига;
в разработке методики неразруаающего контроля прочности за ладочного массива из смесей приготовленных совместным помолов ком понентов в шаровой мельнице.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждается:
- соблюдением преемственности в отношении научных положений,
выводов и рекомендаций, полученных учеными-предшественниками и ап
робированных в процессе многолетнего применения в с^ере науки и
практики;
экспериментальными комплексными исследованиями, выполненными с широкім диапазоном материалов (цементов различного состава, боровых песков, отсевов дробильно-сортировочных фабрик, породы из проходческих работ), характеризующихся различными физическими и химическими свойствами, вариантами технологии приготовления, достаточным объемом опытов, измерений и наблюдений прочностных и реологических характеристик закладки;
анализом большого объема информации (статистики, экспериментальных данных) с использованием математических методов ее обработки на ЭВМ;
удовлетворительной сходимостью (75-85о) результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными лабораторных опытов и натурными измерениями.
Практическое значение работы. Выполненные исследования позволили осуществить интенсификацию технологических процессов закладочных работ путем активного воздействия на физико-химические процессы, связанные с технологией приготовления, условиями структурообразования и твердения закладки.
Предложены следующие прогрессивные решения:
обоснован и предложен метод восстановления паспортной активности цемента и его активации домолзм в вибрационных и шаровых мельницах;
разработана технология подготовки инертного заполнителя рационального состава с прерывистой гранулометрией;
обоснована и предложена технология приготовления гомогенных твердеющих закладочных смесей совместным помолом компонентов в шаровой мельнице и рекомендованы рациональные параметры воздействия на компоненты смеси;
разработана технологическая инструкция приготовления закладочных смесей по предложенной технологии и определения прочности закладочного массива неразрушающим методом.
Реализация работы. Полученные результаты исследований нашли применение в проектировании и реконструкции закладочного комплекса Орловского рудника АО "Жззкентский горнообогатительный комбинат".
Отдельные положения диссертационной работы вошли в справочник "Практика ведения закладочных работ на рудниках", используемый в качестве учебного пособия при подготовке инженеров горного профиля.
Использование результатов работы на Орловском руднике позво-
ляет обеспечить нормативную прочность закладки, повысить безопасность ведения горных работ и получить экономический эффект 23,8 млн.тенге в год. Они также могут быть использованы при разработке других месторождений, применяющих системы разработки с закладкой выработанного пространства.
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы доложены на Межреспубликанской научно-практической конференции "Научное наследие академика О.А.Байконурова -л проблемы развития горнодобывающей промышленности" (г.Кезказган, 1992), научно-теоретической конференции "Наука и техническое образование на современном этапе развития Республики Казахстан" (Алмати, 1994), научно-практической конференции "Состояние разработки и проблемы внедрения прогрессивных технологий добычи и переработки рудного сырья" (Алмати, 1995), на научно-технических советах АО "Еезкентский горнообогатительный комбинат" и научных семинарах КазНТУ (1993-1995).
П у б л и к а ц и и. По теме диссертационной работы опубликовано S печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, 5 приложений и содер&ит IS5 стр., включая 44 рисунка, 41 таблицу и список использованной литературы из 82 наименований.