Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и постановка задач исследования 8
1.1 Анализ опыта применения твердеющей закладки 8
1.2 Анализ технологии приготовления закладочных смесей 16
1.2.1 Сырьевая база и физико-химическая характеристика исходных материалов для твердеющей закладки на медно-колчеданных месторождениях 16
1.2.2 Технологические схемы приготовления закладочных смесей 25
1.2.3 Формирование закладочного массива 30
1.3 Анализ методов подбора составов закладочных смесей 33
1.4 Выводы по главе 1 41
2 Методика экспериментальных и теоретических исследований по изысканию рациональных составов бесцементных твердеющих смесей 43
2.1 Методика подбора состава закладки на основе известково-шлакового вяжущего 43
2.2 Методика промышленных испытаний бесцементных закладочных смесей 46
2.2.1 Цель и задачи промышленных испытаний 46
2.2.2 Методы проведения промышленных испытаний 46
2.2.3 Разработка технологической схемы приготовления закладочной смеси на основе закладочного комплекса Учалинского рудника 48
2.2.4 Определение фактической прочности искусственного массива 51
3 Исследование составов бесцементной закладки 55
3.1 Влияние расхода негашеной извести на предел прочности закладки 54
3.2 Влияние тонкости помола шлака на прочность бесцементной закладки 60
3.3 Влияние вида и крупности заполнителя бесцементной закладки на ее прочность 63
3.4 Влияние пластифицирующей добавки на скорость гашения извести и реологические свойства закладки 70
3.5 Влияние температуры на рост прочности закладки 74
3.6 Результаты промышленных испытаний бесцементных закладочных смесей 77
3.7 Выводы по главе 3 86
4 Разработка рекомендаций и их технико-экономическая оценка 88
4.1 Разработка бесцементных составов и рекомендации по их применению 88
4.2 Конструирование технологической схемы приготовления бесцементной закладки 92
4.3 Апробация методики подбора составов твердеющей закладки на основе известково-шлакового вяжущего 94
4.4 Определение экономической эффективности использования бесцементных закладочных смесей 97
Заключение 101
- Анализ технологии приготовления закладочных смесей
- Методика промышленных испытаний бесцементных закладочных смесей
- Влияние тонкости помола шлака на прочность бесцементной закладки
- Конструирование технологической схемы приготовления бесцементной закладки
Введение к работе
В настоящее время при подземной добыче полезных ископаемых в связи с углублением горных работ и усложнением горно-геологических условий широко используется твердеющая закладка выработанного пространства.
Требования обеспечения безопасности работ, полноты извлечения запасов полезных ископаемых, уменьшения экологических последствий и необходимость утилизации техногенных отходов горных предприятий существенно увеличили себестоимость добычи полезного ископаемого, особенно в условиях, требующих использования монолитной твердеющей закладки, что значительно ограничивает область применения технологий с высокой полнотой выемки запасов.
Высокая стоимость закладочных смесей, в основном, обусловлена использованием в них дорогостоящих вяжущих - цемента и гранулированных доменных шлаков. Вместе с тем не применяются в качестве вяжущих вещества, которые имеются на горных предприятиях (гидравлическая известь, шлаки медеплавильного производства и др.), а также природные материалы, способные проявлять вяжущие свойства в определенных условиях (туфы, известняки и
др-)-
В связи с этим разработка технологий закладочных работ, обеспечивающих расширение области применения эффективных систем разработки с высокой полнотой выемки, является актуальной задачей, имеющей важное научное и практическое значение для горного производства.
Целью работы является: повышение эффективности и полноты использования недр при освоении медно-колчеданных месторождений подземным способом.
Идея работы состоит в использовании выявленных зависимостей технологических свойств закладочных смесей, создаваемых на основе известково-шлакового вяжущего и отходов производств, от влияющих факторов для разработки эффективной технологии формирования искусственных массивов в выработанном пространстве медно-колчеданных рудников.
5 Основные задачи исследований:
анализ сырьевой базы и оценка технологических свойств местных материалов, пригодных для приготовления закладки на медно-колчеданных месторождениях;
изыскание технологии закладки выработанного пространства твердеющими смесями на основе местных материалов и вяжущих, обеспечивающих замену дорогостоящего цемента;
исследование прочностных свойств и структурных особенностей бесцементных искусственных массивов;
разработка методики обоснования параметров технологии закладки бесцементными твердеющими смесями для медно-колчеданных месторождений;
- промышленная апробация технологии формирования искусственного
массива с использованием известково-шлакового вяжущего, ее технико-
экономическая оценка, разработка рекомендаций.
Методы исследований: анализ литературных источников, опыта освоения месторождений ценных руд и практики ведения закладочных работ на рудниках, натурные и лабораторные исследования, опытно-промышленные испытания, обработку и технико-экономический анализ экспериментальных данных на ЭВМ.
Положения, представленные к защите:
технология закладки выработанного пространства твердеющими смесями на основе известково-шлакового вяжущего и отходов производства за счет сокращения сроков набора прочности искусственным массивом, твердеющего в режиме саморазогрева вследствие гидратации извести, позволяет повысить интенсивность отработки месторождения;
применение известково-шлакового вяжущего в составе твердеющей закладки за счет высокой гидрофобизирующей способности лигносульфоната технического и пластифицирующих свойств продуктов гашения извести обеспечивает снижение расхода воды на 5-12 %, увеличение пластичности закладочной смеси, исключает расслаиваемость смеси при размещении в очистной выработке;
- технология закладки на основе известково-шлакового вяжущего обес
печивает снижение себестоимости работ по управлению горным давлением на
медно-колчеданных месторождениях на 20-30 %, что позволяет расширить об
ласть применения систем разработки с закладкой и повысить эффективность и
полноту использования недр.
Научная новизна работы:
обоснована теоретически и экспериментально подтверждена возможность использования известково-шлакового вяжущего для формирования закладочных массивов на подземных медно-колчеданных рудниках;
на основании выявленных зависимостей прочности от температуры искусственного массива, разработана методика подбора составов закладки заданной прочности на основе известково-шлакового вяжущего;
разработана технология закладки выработанных пространств с использованием известково-шлакового вяжущего при освоении медно-колчеданных месторождений, научно обоснованы и подтверждены промышленным экспериментом параметры данной технологии.
Достоверность научных положений подтверждается представительным объемом лабораторных и промышленных исследований и экспериментов, сходимостью лабораторных и опытно-промышленных испытаний и положительными результатами внедрения исследований в производство.
Практическая значимость работы состоит в разработке: методики подбора составов бесцементной закладки, учитывающей минералогический и гранулометрический составы материалов, количественное содержание компонентов, сроки твердения и температуру разогрева массива; составов закладочных смесей на основе известково-шлакового вяжущего с использованием промышленных отходов горного производства в качестве заполнителя; технологических схем приготовления твердеющих смесей на основе применяемых на рудниках закладочных комплексов и технологии размещения их в выработанном пространстве.
7 Реализация рекомендаций. Результаты работы опробованы и приняты к
промышленному внедрению на Учалинском ГОКе.
Апробация работы: Результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ» (Магнитогорск - Сибай, 2003 г.); на международных научных симпозиумах «Неделя горняка», (Москва, 2004, 2005 гг.), на технических советах Учалинского ГОКа; на ежегодных научно-технических конференциях МГТУ.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 6 научных статей. По результатам диссертационной работы в Роспатент подана заявка на изобретение «Закладочная смесь».
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 106 наименований и содержит 107 страниц машинописного текста, 28 рисунков, 24 таблиц.
Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова на кафедре "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых". Исследования, представленные в диссертации, выполнялись при поддержке в форме гранта Министерства образования РФ и Правительства Челябинской области, а также в рамках хоздоговорных НИР.
Автор выражает искреннюю признательность проф., д-ру техн. наук Калмыкову В.Н., проф. Слащилину И.Т. и сотрудникам кафедры ПРМПИ, канд. техн. наук Монтяновой А.Н., проф., д-ру техн. наук Гаркави М.С., доц., канд. техн. наук Шишкину В.И., доц., канд. техн. наук Воронину К.М., гл. инженеру Учалинского подземного рудника Сараскину А.В. и работникам Учалинского ГОКа, а также канд. техн. наук Емельяненко Е.А. за постоянное внимание, ценные советы и оказанную помощь.
Анализ технологии приготовления закладочных смесей
Выбор закладочных материалов является ключевым в принятии решения об организации закладочного хозяйства на руднике, так как от них зависит не только технология приготовления смеси, ее транспорт, но и предопределяется структура сырьевой базы, динамика развития вспомогательных предприятий и производств, конечная себестоимость добываемого полезного ископаемого [7]. В настоящее время на рудниках Уральского региона имеется богатый опыт применения твердеющей закладки, разработаны методические основы проектирования технологии закладочных работ. В качестве вяжущего при производстве твердеющих смесей используется дорогостоящий цемент или молотый гранулированный доменный шлак с добавкой цемента в качестве активизатора. Также в полной мере изучен подбор состава твердеющей закладки на основе низкомарочных вяжущих. Однако применение низкомарочных вяжущих связано с изменением технологии приготовления закладки, введением в нее новых операций по подготовке (дробление, помол и т.д.) материалов, установкой дополнительного оборудования. Все это приводит к изменению приведенных затрат на производство закладки.
Кроме того, применение выше приведенных вяжущих позволит частично решить проблему сокращения дорогостоящего цемента и снизить себестоимость 1 м3 закладки. Но почти все вторичные материалы находятся на различном, иногда значительном расстоянии от рудников, и транспортные расходы могут оказаться чрезмерно большими. В связи с этим возникает необходимость разработки бесцементного вяжущего для твердеющей закладки на основе местных техногенных материалов. Решению задачи способствует простота технологии и тот факт, что переход на технологию производства закладки с применением известково-шлакового вяжущего не потребует кардинальных изменений существующей технологической схемы приготовления вяжущего, кроме того, переход на бесцементную технологию возможен как полностью, так и частично. Основным условием является наличие соответствующей сырьевой базы — месторождения известняка, пригодного для получения негашеной извести. На основе проведенного табличного анализа (табл. 1.1) можно сделать вывод, что на рудниках ведется попутно добыча известняка с целью производства негашеной извести для собственных нужд или на продажу.
В состав твердеющей закладки входят портланд- и шлакопортландцемент марок М300 и М400, реже пуццолановый, как моно- или как активизатор основного вяжущего и различные по крупности инертные заполнители и вода. горнотехнических условий, в которых они применяются, так и от наличия материалов и принятой технологии закладочных работ. Большинство материалов, используемых в качестве заполнителя в твердеющей закладки не соответствуют требованиям ГОСТов строительной промышленности и как правило, нуждаются в определенной переработке и подготовке [2, 4, 9, 10,11, 14-18]. В зависимости от физико-механических свойств исходного материала и требований, предъявляемых к компонентам закладочной смеси, процесс подготовки включает такие операции, как дробление, грохочение, измельчение, классификация, обесшламливание, обезвоживание, сушку и другие [40,44, 45, 47]. Требования к готовым для использования в закладку материалам зависят от их назначения (табл. 1.2), нормативной прочности и способа транспортирования закладочной смеси в горные выработки. цемента в качестве вяжущего, его целесообразно использовать в условиях, когда вблизи горного предприятия местных материалов нет, а транспортирование на большие расстояния сырья для производства низкомарочного вяжущего нерационально.
Наиболее эффективными видами сырьевых материалов для производства вяжущих являются шлаки металлургического производства, а также топливные шлаки и зола ТЭЦ, обладающие способностью самостоятельно твердеть, приобретая при этом вяжущую активность до 20-30 МПа [4, 7, 43]. Туфы при измельчении также обладают природной вяжущей способностью [1, 59-61]. Породы Абзаковского месторождения по своему химическому составу пригодны в качестве активного заполнителя или основного вяжущего компонента в закладке (табл. 1.5). Месторождение представлено двумя основными разностями: разнообломочными туфами (преобладают крупнообломочные) андезито-базальтового состава (83 % запасов) и пироксен-плагиаклазовыми порфиритами того же состава (17 % запасов). Значительно увеличить их вяжущую способность возможно добавкой портландцемента или негашеной извести, т.к. по своему химическому составу оксид СаО в данных породах отсутствует. Запасы выше приведенного месторождения составляют более 80 млн. т и в данный момент не разрабатываются. В работе [5] для условий Урала достаточно полно изложены результаты испытаний по применению в качестве сырья для производства местных вяжущих материалов - доменных гранулированных шлаков, смеси доменных гранулированных и никелевых шлаков, золы ТЭЦ, нефелиновых шлаков, фосфогип-са, горелых пород шахтных отвалов и хвостов обогатительных фабрик. Авторы отмечают, что при усовершенствовании технологии ведения закладочных работ с использованием местной сырьевой базы, ее применение может оказаться эффективным для разработки менее богатых руд. Для оценки вяжущей активности гранулированного доменного шлака в практике закладочных работ используют стандартные показатели (табл. 1.6):
Методика промышленных испытаний бесцементных закладочных смесей
Цель данной методики - опытно-промышленная апробация технологии формирования массива закладки на основе бесцементных твердеющих смесей, и оценка возможности применения составов с использованием известково-шлакового вяжущего. Задачами промышленных испытаний являются: - уточнение параметров технологической схемы приготовления, транспортирования и размещения смесей в выработанном пространстве; - исследование кинетики набора прочности бесцементной закладки от температуры искусственного массива; - разработка рекомендаций по применению бесцементных составов закладки. 2.2.2 Методы проведения промышленных испытаний В результате опытно-промышленных испытаний решается вопрос о возможности применения в качестве твердеющей закладки минеральных смесей на основе известково-шлакового вяжущего, компонентами которого являются негашеная известь и гранулированный шлак. Методика проведения опытно-промышленных испытаний включают следующие виды работ: 1. Выбор и подготовка камеры для последующей закладки объемом 5 тыс. м3. 2.
Возведение изолирующих перемычек и заложение выработанного пространства бесцементной твердеющей закладочной смесью производить соглас- 47 но проекту на отработку камеры, в соответствии с технологической инструкцией по производству закладочных работ [80]. 3. Подача инертных материалов в расходные бункера производится по существующей технологической схеме. 4. Негашеная известь подается совместно со шлаком через шлаковый дозатор, с предварительной шихтовкой материалов на поверхности согласно составу закладочной смеси. 5. Подача водного раствора флегматизатора ЛСТ осуществляется через дозатор. 6. Для контроля за температурой по объему закладочного массива устанавливается термогирлянда, закрепленная по центру очистного пространства камеры. 7. Нормальным течением закладочных работ считать отсутствие "пробок" в трубопроводе. 8. В процессе работы необходимо фиксировать следующие величины: - достигнутую производительность; - давление в трубопроводе под вертикальным ставом; - прочность закладки по образцам-кубикам; - температуру закладочного массива. 9. В акте на закладку камеры необходимо отметить, что она заложена по программе опытно-промышленных испытаний (ОПИ). 10.
Оценка устойчивости вертикального обнажения закладки производится в период отработки соседних камер. При этом состояние бесцементного закладочного массива фиксируется от момента окончания разделки отрезной щели и до начала закладки отрабатываемой камеры. 11. Организация наблюдений следующая: - при составлении проекта на отработку камеры рядом с камерой, заложенной по программе ОПИ, в проекте делается указание об этом. В процессе отработки камеры ведутся наблюдения за состоянием стенки бесцементного закладочного массива следующими способами: а) визуально, через сбойки с рабочей камерой; б) по наличию закладки в выпускаемой руде и ее качеству; в) инструментальными съемками из сбоек с рабочей камерой. 12. Наблюдения проводят: технический персонал добычного участка, ра ботники МГТУ и маркшейдерского отдела. Возможные отслоения и обрушения закладочного массива фиксируются маркшейдерской документацией на отраба тываемую камеру. По окончании отработки камеры по соседству с бесцемент ным массивом на основе известково-шлакового вяжущего, начальник добычно го участка подает в технический отдел рудника справку о результатах отработ ки отражающую: - параметры обнажения закладочного массива на основе известково-шлакового вяжущего (длина, ширина); - время отработки камеры, от окончания разделки отрезной щели до окончания отбойки; - наличие расслоения, усадочных и температурных деформаций искусственного массива. 13.
По данным инструментальных съёмок и наблюдений обнажения за кладочного массива камеры, заложенной закладкой с использованием известко во-шлакового вяжущего, комиссионно составляется акт обследования. 2.2.3 Разработка технологической схемы приготовления бесцементной закладочной смеси на основе поверхностного закладочного комплекса Учалинского подземного рудника Использование составов на основе известково-шлакового вяжущего взамен цемента не требует кардинальных изменений существующей технологической схемы приготовления. Негашеная известь размещается в цементном бункере, ее дозирование осуществляется аналогично цементу с помощью имеющегося дозатора (рис. 2.2). В случае если подача негашеной извести из цементного бункера невозможна, то известь подается вместе с гранулированным шлаком, смесь бесцементной твердеющей закладки включает в себя следующие операции: - транспортировка и складирование заполнителя на площадку комплекса; - подача заполнителя с площадки в бункер; - расшихтовка гранулированного шлака и негашеной извести и подача в приемный бункер; - дозирование компонентов закладки и подача их конвейером в шаровую мельницу; - подача ЛСТ в расходный бак; - дозирование ЛСТ в накопительный бак с водой и растворение его при помощи подачи сжатого воздуха из магистрали; - дозирование и подача водного раствора в шаровую мельницу; - мокрый помол компонентов закладки; - подача, перемешивание и приготовление исходных компонентов закладки в смесителе; - подача готовой закладочной смеси в закладочный трубопровод; - технологический контроль за приготовлением закладочной смеси, отбор проб смеси, изготовление и испытание образцов.
Определение фактической прочности искусственного массива Контроль за набором прочности искусственного массива на основе из-вестково-шлакового вяжущего проводится путем отбора штуфов или выбуривания кернов из массива закладки. Размеры образцов для испытания на одноосное сжатие должны соответствовать следующим величинам: ребро кубиков 7 или 10 см, высота керна (цилиндра) равной диаметру выбуренного керна или близкие к ним. Размеры штуфов должны не менее чем в 3 раза превышать размер выпиливаемых из них образцов.
Влияние тонкости помола шлака на прочность бесцементной закладки
Тонкость помола вяжущих оказывает существенное влияние на их активность, так как гидратация начинается с поверхности, увеличивающейся с увеличением тонкости помола. Кроме того, увеличение удельной поверхности вяжущего ведет к ускорению набора прочности закладкой [3]. На основе проведенного анализа ведения закладочных работ при разработке медно-колчеданных месторождений Урала подземным способом выявлено, что тонина помола доменного гранулированного шлака с выходом класса менее 74 мкм на подземных рудниках составляет: Учалинский - 40 %, Узель-гинский - 40 % и Гайский - 70 %. На основе выше приведенного анализа в лабораторных условиях для определения зависимости прочности бесцементной закладки от степени дисперсности частиц шлака были испытаны образцы закладочного материала с использованием в качестве основного вяжущего шлаков ОАО «ЧМЗ» и ОАО «ММК», в которых количество частиц размером меньше 74 мкм составляло 40 и 70 %. С учетом того, что вяжущие свойства шлака медной плавки ЗАО «Карабашмедь» мало изучены выход класса менее 74 мкм был принят 40, 70 и 100 %.
Количество извести от массы вяжущего составляло: доменных шлаков ОАО «ЧМЗ» и ОАО «ММК» 20 %, шлака медной плавки ЗАО «Карабашмедь» 25 %. Результаты исследования тонкости помола гранулированных шлаков на одноосную прочность бесцементной закладки представлены в табл. 3.2 и на рис. 3.5 и 3.6. Из приведенных данных видно, что при использовании гранулированных шлаков ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» и ОАО «Челябинский металлургический завод» тонкого помола с 70 % содержанием частиц класса менее 74 мкм прочность закладки на всех этапах в 1,5-1,6 раза выше, чем с 40 % содержанием таких частиц (рис. 3.5 и 3.6). Образцы закладки, приготовленные на шлаке медной плавки ЗАО «Карабашмедь» с выходом класса менее 74 мкм 100 % имеют прочность в 2 и 5,3 раза выше, чем у образцов с тониной помола шлака 70 и 40 % соответственно (рис. 3.6). На основе проведенных исследований можно сделать вывод, что применение составов закладки с использованием в качестве вяжущего шлака медной плавки ЗАО «Карабашмедь» относительно шлаков ОАО «ЧМЗ» и ОАО «ММК» выгоднее по прочностным показателям при использовании в качестве заполнителя лежалых хвостов обогащения. Но возникает необходимость в более высокой степени измельчения шлака (выход класса меньше 74 мкм 90-100 %), что в свою очередь увеличит затраты на производство закладочной смеси. 3.3 Влияние вида и крупности заполнителя бесцементной закладки на ее прочность Исследование влияния крупности заполнителя на прочность закладки обусловлено в первую очередь тем, что она транспортируется по трубам и укладывается в камеры без искусственного уплотнения. Степень подвижности пульпы во многом зависит от размеров вещества, используемого в качестве заполнителя в твердеющей смеси. Что в свою очередь влияет на вязкость раствора, обеспечивая тем самым нахождение частиц заполнителя во взвешенном состоянии [6, 7].
Принимая это во внимание, в качестве заполнителя возможно рационально использовать твердые отходы обогащения фабрик рудников, разрабатывающих медно-цинковые месторождения, и отходы дробления скальных пород и известняка, которые не в полной мере востребованы как заполнитель в твердеющей закладке на предприятиях. С целью определения степени влияния вида и крупности заполнителя на прочность монолитной закладки нами были исследованы смеси на местных материалах и твердых отходах производства Учалинского ГОКа: лежалые и общие отвальные хвосты местной обогатительной фабрики и дробленые породы вскрыши карьера, отходы дробления известняка Юлдашевского месторождения и речной песок. Гранулированные шлаки подвергали сухому помолу до выхода фракции менее 74 мкм: ОАО «ЧМЗ» и ОАО «ММК» 40 и 70 %, шлака медной плавки ЗАО «Карабашмедь» 40, 70 и 100 % с добавкой негашеной извести соответственно 20 % и 25 %. Соотношение известково-шлакового вяжущего к заполнителю принималось 1 : 3 по массе и составляло соответственно 400 и 1200 кг. Результаты испытания образцов на одноосное сжатие в различный срок твердения приведены в табл. 3.3 и на рис. 3.7-3.11. В ходе проведения лабораторных испытаний установлено, что образцы закладки на основе шлака медной плавки ЗАО «Карабашмедь» с негашеной известью и лежалых хвостов обогащения в качестве заполнителя обладают высокой прочностью при тонине помола 100 % класса меньше 74 мкм, которая достигает 8,1 МПа в возрасте 180 суток (рис. 3.9). При уменьшении доли лежалых хвостов в заполнителе прочность образцов уменьшается до 1 МПа. При использовании вместо лежалых хвостов обогащения другого вида заполнителя процесс набора прочности практически не происходит.
Конструирование технологической схемы приготовления бесцементной закладки
Проведенный анализ технологии закладочных работ и сырьевой базы меднокол-чеданных рудников Урала показал, что для производства закладки применяются привозные и специально подготовленные материалы: в качестве моновяжущего — цемент, смешанного — доменные гранулированные шлаки Магнитогорского и Челябинского металлургических комбинатов, активизирующей добавки - цемент марок МЗОО и М400. В качестве заполнителя - породный отсев, твердые отходы обогащения, отходы дробления известняка и щебня. Производство негашеной извести путем высоко температурного обжига известняка налажено на большинстве медно-колчеданных рудников. Кроме того, имеются существенные запасы известняка в непосредственной близости от предприятий (табл. 1.1). Выполненные исследования активизирующей способности негашеной извести по отношению к молотым гранулированным шлакам и технологического режима приготовления твердеющей закладки на их основе позволяют рассмотреть возможность изготовления бесцементной смеси по следующей технологической схеме (рис. 4.1).
Переход на приведенную выше технологическую схему приготовления бесцементной закладки не потребует существенных дополнительных затрат и кардинальных изменений существующей технологической схемы закладочного комплекса, в связи с этим переход на известково-шлаковое вяжущее возможен как частично, так и полностью. Размещение, дозирование и подачу негашеной извести, возможно осуществлять аналогично цемента, с помощью имеющегося дозатора. В случае если подача из цементного бункера невозможна, то известь подается вместе с гранулированным шлаком, смесь предварительно расшихтовывается на поверхности возле закладочного комплекса при помощи ПДМ в соответствующих пропорциях. Технологическая схема приготовления бесцементной твердеющей смеси 1 - площадка складирования материалов; 2.1-2.3 - приемные бункера, соответственно лежалых хвостов обогащения, дробленного щебня и негашеной извести с гранулированным шлаком; 3 — дозаторы; 4 - ленточные конвейеры; 5 - бак с концентрированным раствором ЛСТ; 6 - резервуар с водой; 7 - шаровая мельница; 8 - смеситель Апробация методики подбора составов твердеющей закладки на основе известково-шлакового вяжущего Первоначально определяется расход составляющих закладочной смеси на 1 м3 по формулам 2.4-2.7: 6 =300-?, (2.4) 6 =300.(1- ), (2.5) Олст=Оизв-С, (2.6) Ош±+Яш.+QL+QJIL+в = то, кг/м3 (2.7) Ушл Уизв Уз Улет где QH3B Qiim» Q35 С2ЛСТ В - расход, соответственно, негашеной извести, молотого гранулированного шлака, заполнителя, лигносульфоната технического (ЛСТ) и воды, кг/м ; В = 0,4; уизв, уШл Уз Улет - плотность, соответственно, негашеной извести, молотого гранулированного шлака, заполнителя и ЛСТ, кг/м3; ф - коэффициент наполнения негашеной известью гранулированного шлака. В расчетах принимать ф=0,75-0,8; С - количество ЛСТ необходимое для замедления времени гашения извести, %. Определяется по экспериментальным данным С = /\Гзамедл).
Результаты расчета расхода компонентов закладочной смеси приведены в табл. 4.4. Затем производится изготовление контрольных образцов и их испытание в 28 и 60 дней. На основе полученных экспериментальным данных, определяют константу роста прочности к решением уравнения: ( Е Л = Vexp.- J, (2.2) где Ед-энергия активации, Дж/моль; ко -константа зависящая от вида вяжущего, МПа/сутки. R-универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/мольградус); t-температура разогрева закладки, град. t=40 С. Энергия активации ЕА определяется по зависимости: T T V (2-3) где ki и кг константы скорости роста прочности при температурах 20 и 40 С соответственно. Далее осуществляется расчет прочности закладки в различном возрасте по формуле: ат=ак-А-(1-е-кТ) (2.1) где ск-конечная прочность, МПа. В расчетах принимается ск=15 МПа; Т - время твердения, дней; к - константа роста прочности, характеризующая увеличение прочности во времени, МПа/сутки; А - коэффициент, характеризующий качество заполнителя, А=0,9. Результаты полученные путем опробования контрольных образцов и расчета прочности закладки в возрасте 90 - 180 дней представлены в таблице 4.5 и на рис. 4.2.
