Введение к работе
Актуальность темы. В мировой и отечественной практике сложились тенденции в развитии добычи полезных ископаемых, характерными признаками которых являются ресурсосбережение и экологическая частота производства. Это вызвано значительным усложнением условий добычи (рост глубины, обеднение месторождений по содержанию полезных компонентов и др.) и ростом негативного влияния горных работ на природу (провалы,сдвижение поверхности, нарушение гидрологического режима и т.д.).
Потребность уменьшить вредное влияние разработки месторождений на окружающую среду, адаптировать технологию добычи в.сложных геомеханических условиях привела к быстрому развитию управления кровлей закладкой выработанного пространства. Повышение безопасности работ, полноты извлечения запасов полезных ископаемых, уменьшение экологических последствий, потребность утилизации отходов существенно увеличили себестоимость добычи и особенно в условиях, требующих использования литой твердеющей закладки. При этом большая доля затрат ложится на стоимость материалов, а характеристики закладочных смесей, технология ведения закладочных работ, параметры работы механизмов закладочных комплексов далеки от оптимальных. Все это обусловило высокую актуальность решения задач по рационализации технологии измельчения материалов, режимов работы оборудования закладочных комплексов, в частности, при использовании отходов произвол-
ства^^^еоіве ^не^то^ждег^ ^ -^^^Au^fS^^с постановлением Государственного комитета по науке и технике и Президиумом Академии Наук от 13 июля 1984 г. № 385/96 программы "Сибирь"
В работе обобщены теоретические и экспериментальные исследования, выполненные автором в качестве ответственного исполнителя плановых тем,в период I984-I99I г. в Красноярском отделе Института горного дела СО РАН. '
Экспериментальная часть работы выполнена на закладочных комплексах рудников "Маяк", "Таймырский" Норильского ГМК и комплексе упрочненной закладки шахты "Коксовая" Ассоциации "Прокопьевскгид-роуголь" в условиях подземной разработки месторождений.
Цель работы состоит в определении составов литых твердеющих смесей с использованием промышленных отходов, режимов их приготовления и технологических схем закладочных комплексов.
Идея работы заключается в использовании эффекта активации вяжущих и инертных материалов путем выбора режима их измельчения и перемешивания в шаровых мельницах.
Задачи исследований
-
Разработать рациональную схему расположения оборудования и мельниц в технологических линиях производства литой твердеющей закладки с комплексным вяжущим.
-
Установить зависимость набора прочности многокомпонентных литых твердеющих смесей от содержания каждого из компонентов в шихте закладки на входе в шаровую мельницу.
-
Выявить влияние тонины помола и содержания в активном классе каждого из компонентов в готовой смеси на прочность закладки.
-
Провести опытно-промышленные испытания и разработать рекомендации по стабилизации качества закладочных смесей в процессах их приготовления и транспорта до выработанного пространства.
Методы исследований включают анализ и обобщение научно-технических публикаций по вопросам повышения э(|фективности ведения закладочных работ, обработку экспериментальных данных г* применением аппарата математической статистики и использования ЭВМ, лабораторные и натурные экспериментальные исследования, промышленные испытания в условиях действующих предприятий.
Научные положения защищаемые автором:
прочность литой твердеющей закладки определяется количественным соотношением компонентов в шихте на входе в мельницу, тониной помола и соотношением компонентов в активном классе готовой смеси на ее выходе;
формирование активного класса готовой смеси определяется рабочими параметрами измельчения: процессами износа мелящих тел в мельнице, рационом их загрузки, производительностью по требуемому классу и водотвердому отношению;
воздействие на мелкодисперсную литую твердеющую закладку импульсами в инфрозвуковых частотах активирует зерна вяжущего и заполнителя, снимает гидратные пленки, способствует появлению в процессе гидратации смесей дополнительных центров кристаллизации, обеспечивающих увеличение прочности закладки, улучшения физико-механических характеристик смесей:
Достоверность научных положений подтверждается проведением большого объема лабораторных и промышленных опытов и экспериментов с использованием при этом современного исследовательского инструментария, сходимостью результатов экспериментов с опытно-промышленными и промышленными испытаниями, получением авторских свицетельств и .внедрением результатов исследований в производство.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены зависимость состава активного класса готовой смеси от содержания подаваемых в мельницу компонентов и влияние crsM-3-стного помола на процессы набора прочности закладки.
определены рациональные режимы приготовления литой твердеющей закладки в шаровой мельнице;
установлены режимы износа шаров и нормативы их загрузки, обеспечивающие требуемое измельчение и перемешивание шихты закладки в мельнице;
определено, что воздействие на мелкодисперсную литую твердеющую закладку с комплексным вяжущим импульсами в инфразвуковых частотах активирует зерна вяжущего и заполнителя,снимает гидратные пленки, способствует появлению при твердении дополнительных центров кристаллизации, обеспечивающих увеличение прочности твердеющего
массива.
Личный вклад автора состоит: в
разработке методики и осуществлении натурных экспериментальных исследований;
обработке и анализе полученных результатов и установлении зависимости между прочностью твердеющих смесей и соотношением компонентов в шихте закладки на входе в мельницу;
- изменении имеющихся рецептур литых твердеющих составов
закладки;
получении новых составов твердеющих смесей;
создании механизмов и активных трубопроводов, позволяющих повысить транспортабельность смеси и эффективность процесса закладки;
разработке и внедрении способа приготовления твердеющих смесей в шаровой мельнице;
разработке инструкций и методических указаний по производству ЛТЗ мельничным способом.
Практическая ценность работы Проведенные исследования позволили разработать и внедрить:
способ приготовления литой твердеющей закладки в шаровой мельнице, откорректировать рецепты имеющихся смесей и получить новые твердеющие составы с целью максимальной утилизации отходов производства и экономии при этом вяжущего;
методические указания по определению рациональных режимов мельничного способа приготовления многокомпонентных смесей;
активные трубопроводы и устройства активации смесей в про-
цессе их подачи в выработанные пространства, которые обеспечили увеличение дальности транспортирования твердеющих смесей при сохранении их физико-механических характеристик;
- инструкции и методические указания.ведения закладочных работ
при производстве ЛТЗ в шаровых мельницах.
Реализация работы Результаты исследований использованы при разработке нормативных документов:
"Технологической инструкции ведения закладочных работ на Норильском горно-металлургическом комбинате" (утв. гл.инж. комбината в 1990 г.);
"Методических указаний по определению рациональных режимов мельничного способа приготовления многокомпонентных закладочных смесей на рудниках "Маяк", "Таймырский" Норильского ГМК" (утв. гл. инж. комбината в 1991 г.};
"Технологической инструкции по применению шаровой мельницы в производстве ЛТЗ на КУЗ-І20 ш."Коксовая" (утв.директором шахты в 1990 г.);
"Изменение №1 к временной технологической инструкции по производству закладочных работ ЛТЗ на ш."Коксовая" (утв. техническим директором Ассоциации "Прокопьевскгидроуголь" в 1991 г.).
Новые и скорректированные составы многокомпонентных -"вердеющих смесей, ак^ива^оры цемента, жидких сред, закладочные гидрс'рубопро-воды, бункеры.для предупреждения смерзания исходных компонентов внедрены на рудниках НГШ и шах^е "Коксовая" в Кузбассе.
Ожидаемый экономический эффект от использования научных разработок по руднику "Таймырский" составил 295,5 тыс.руб.
Фактический экономический эффект по руднику "Октябрьский" за Т98Э г. составил 168,1 тыс.руб.
Фактический экономический эффект по ш."Коксовая" за 1990 г. составил 55,86 тыс.руб.
Апробация работы
Результаты исследований и основные материалы диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Управление развитием горных работ при подземной разработке рудных месторождений", Красноярск, 1987 г. На 8 Всесоюзном семинаре."Оптимизация горных работ" Новосибирск, 1989 г.,на Краевой научно-технической конференции "Проблемы интенсификации производства на предприятиях цветной металлургии края, Красноярск ,1987 г., на НТС "Прокопьевскгидроуголь* НТС Норильского
горно-металлургического комбината и в других научно- исследовательских и производственных предприятиях и организациях.
Публикации
Основное содержание диссертации изложено в 22 печатных работах, в том числе 10 статьях и 12 авторских свидетельствах и положительных решениях на изобретения.
Структура и объем работы
