Состав для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков

(51) 21 11/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ Техническим результатом является достижение высокой текучести состава, адгезии к горным породам и прочности полученного материала, а также утилизация отходов горного производства хвостов обогатительных фабрик. Сущность полезной модели заключается в том,что состав для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков содержит цемент,наполнитель и воду. Его отличие заключается в том,что он содержит в качестве наполнителя хвосты обогатительных фабрик и дополнительно содержит метилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.цемент 30-35 хвосты обогатительных фабрик 45-50 метлцеллюлоза 3-4 вода остальное(72) Нурпеисова Маржан Байсановна Кыргизбаева Гулдана Мейрамбековна Бек Айбек Аскарулы Копжасарулы Косканат Ормамбекова Ажар Ермековна(54) СОСТАВ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТЫХ ПОРОД ГОРНЫХ МАССИВОВ И ЦЕЛИКОВ(57) Полезная модель относится к горному делу и предназначена для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и междукамерных опорных целиков связующими составами. Полезная модель относится к горному делу и предназначена для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и междукамерных опорных целиков связующими составами. Прочность и устойчивость горных массивов, в том числе прибортовых, и междукамерных опорных целиков определяются степенью их трещиноватости. Состав для упрочнения трещиноватых горных массивов должен обеспечить полное заполнение трещин в массиве и целиках и надежно упрочнить их. Известен инъекционный состав для гидроизоляции растворов при подземном выщелачивании руд (Предварительный патент РК 8974, МПК 21 33/138, опубл. 15.05.2000 г) Он содержит каустический магнезит, раствор хлоридов магния, добавку и воду, а в качестве добавки содержит эмульсию нефтебитума при следующем соотношении компонентов, мас.каустический магнезит - 50 раствор хлоридов магния с удельным весом 1,24 г/см 3 - 22,7 20-ная эмульсия нефтебитума - 7-16 вода - остальное. Использование известного состава позволяет достичь определенных прочностных характеристик и роста прочности во времени, но состав необходимо готовить для использования на месте и он недостаточно дешевый. Известен состав для укрепления сыпучих и трещиноватых горных выработок (Патент РК 23906, МПК 21 11/10, опубл. 15.04.2011 г.) Он содержит карбамидную смолу,фосфогипс,отвердитель и в качестве растворителя и пластификатора 1 раствор метилцеллюлозы, при следующем соотношении компонентов, мас. карбамидная смола - 65 фосфогипс - 15-25 1 раствор метилцеллюлозы - 10-20. Состав отличается высокой стоимостью и его необходимо готовить непосредственно на месте использования. Известны составы для упрочнения трещиноватых пород горных массивов(Певзнер М.Е. Борьба с деформациями горных пород в карьерах. М. Недра,1978.- С. 206-209). Известные составы содержат цемент, ускорители схватывания, твердения, другие добавки и воду. В качестве добавок могут быть использованы хлористый кальций, поташ, жидкое стекло, хлористый алюминий и др. Недостатком известных составов является высокая стоимость. Известен состав для удля упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков,выбранный в качестве ближайшего аналога(Арсентьев А.В., Букин И.Ю., Мироненко В.А. Устойчивость бортов и осушение карьеров. М. Недра, 1982, - С.103 ). Он содержит цемент, песок в качестве наполнителя и воду. Известный состав характеризуется низкой проникающей способностью в трещины пород вследствие большой вязкости, а также отличается высокой стоимостью. В основу полезной модели положена задача создания состава для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков, обладающего достаточной текучестью для заполнения мелких 2 трещин и адгезией к горным породам, высокой прочностью полученного материала и низкой стоимостью, а также позволяющего утилизировать отходы горного производства хвосты обогатительных фабрик. Техническим результатом является достижение высокой текучести состава, адгезии к горным породам и прочности полученного материала, а также утилизация отходов горного производства хвостов обогатительных фабрик. Для достижения этого результата состав для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков, содержащий цемент, наполнитель и воду,согласно предлагаемой полезной модели, содержит в качестве наполнителя хвосты обогатительных фабрик и дополнительно содержит метилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.цемент 30-35 хвосты обогатительных фабрик 45-50 метилцеллюлоза 3-4 вода остальное Указанное соотношение компонентов получено экспериментально и является оптимальным, с одной стороны, для достижения необходимой текучести раствора и адгезии к горным породам, а с другой стороны - для получения материала необходимой прочности после схватывания его с горными породами. В каждом конкретном случае для выбора оптимального состава необходимо исследовать физико-химический состав хвостов различных обогатительных фабрик. Например,для Акбакайского рудника приемлимыми являются портландцемент Шымкентского цементного завода и хвосты Акбакайской обогатительной фабрики, а для для Жезказганских рудников приемлемы портландцемент М 400 Карагандинского цементного завода и хвосты обогатительной фабрики Балхашского горно-металлургического комбината. Использование хвостов обогатительных фабрик позволяет снизить себестоимость состава и повысить прочность материала. Метилцеллюлоза обладает хорошей водоудерживающей способностью,вяжущими свойствами,что увеличивает пластичность материала и его адгезию к горным породам. Увеличение количества цемента более, чем 35, а метилцеллюлозы - более 4, увеличивает себестоимость состава. Уменьшение количества цемента менее, чем 30, а метилцеллюлозы - менее 3, ведет к снижению адгезии состава с горными породами и снижению прочности полученного материала. Увеличение количества хвостов обогатительных фабрик более, чем 50, снижает текучесть раствора и его адгезию с горными породами, а уменьшение менее, чем 45,нецелесообразно и, кроме того, повышает себестоимость состава. Состав для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков готовят следующим образом. Сырьевые материалы 1. Портландцемент М 400 Шымкентского цементного завода. 2. Хвосты Акбакайской обогатительной фабрики 3. Дисперсионный полимерный порошок Тилоза (Ту), выпускаемый фирмой.(Германия),Таблица 1 Химический состав хвостов АОФ Окислы 2 СаО е 2 О 3 А 2 О 3 Т 2 На рентгенограмме хвостов Акбакайской обогатительной фабрики представлены в основном три составляющие с дифракционными линиями 4,23 3,338 2,455 2,28 2,237 2,127 1,977 1,817 1,669 1,658 1,541 1,454 1,388 1,373 А, соответствующими кварцу. Содержание кварца в пробах 53,6 до 68. Имеется в незначительном количестве полевой шпат. Хвосты содержат от 10 до 15 глинистых минералов - гидромусковита, гидрослюды 4,46 3,707 2,986 2,556 1,993 1,498 1,389. Таблица 2 Грануляционный состав хвостов Акбакайской обогатительной фабрики Компоненты для приготовления состава берут в следующем соотношении цемент 30-35 мас. хвосты обогатительных фабрик 45-50 мас. дисперсионный полимерный порошок Тилоза 3-4 мас. вода - остальное. После дозирования компонентов цемент, хвосты и порошок Тилоза загружают в бетономешалку и тщательно перемешивают. Затем добавляют воду и перемешивают. Готовый состав доставляют в подземные выработки и нагнетают в трещины прибортовых горных массивов, междукамерных опорных целиков, в кровли камер. Для определения прочности из составов для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков согласно примерам 1-3 формовали образцы 4416 см и уплотняли на виброплощадке в течение 45 сек. Через сутки образцы извлекли из форм и хранили во влажных условиях 28 суток, а затем проводили физико-механические испытания,результаты которых представлены в таблице 3. Таблица 3 хвосты обогатительной фабрики АОФ ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Состав для упрочнения трещиноватых пород горных массивов и целиков, содержащий цемент,наполнитель и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве наполнителя хвосты обогатительных фабрик и дополнительно содержит предел прочности на сжатие,МПа 37,2 35,6 32,5 предел прочности на 1 изгиб,МПа 5,8 5,2 4,7 метилцеллюлозу при следующем компонентов, мас.цемент хвосты обогатительных фабрик метилцеллюлоза вода