атериалы для приготовления монолитной закладки.

ЛЕКЦИЯ №29

Монолитная закладка

бщие сведения.

Монолитная закладка – это обычно смесь нескольких материалов, связанных в монолит с помощью цемента или другого вяжущего вещества. Такая закладка обходится дороже сыпучей. Монолитную закладку применяют: при выемке руд ценных, малоустойчивых, возгорающихся; на больших глубинах; под охраняемыми объектами. Она обеспечивает наиболее безопасную разработку месторождения с минимальными потерями руды и разубоживанием, сохранение ненарушенной земной поверхности. Становится возможной сплошная выемка руды без оставления целиков даже под городами, крупными водоемами и др.

Применяют по возможности дешевые материалы, имеющиеся вблизи рудников (отходы обогащения, отвальная порода, металлургические или топливные шлаки и др.). По своему назначению их подразделяют на группы.

В виде исключения монолитную закладку получают и из какого-либо одного материала, например из отходов переработки калийных руд в ПО «Уралкалий»; эти отходы подают в забой в смеси с ненасыщенным солью водным раствором. Закладка постепенно уплотняется, превращается в монолит и набирает прочность около 6 МПа за три года.

Вяжущие веществаприменяют для превращения сыпучего заполнителя в монолит. Используют цемент или местные отходы производства. Гидравлическая активность вяжущего должна в 2÷4 раза превышать нормативную прочность закладочной смеси, начало схватывания – не ранее одного часа после ее приготовления по условию трубопроводного транспорта. Срок окончания схватывания не лимитируют, но обычно он исчисляется 20÷30 часами. Шлаки перед подачей в закладку подвергают мокрому помолу в шаровых мельницах до удельной поверхности зерен 2000÷3000 /г. В большинстве случаев к шлаку добавляют 10÷20% активизирующего вещества (цемента, извести и др.).

Рассмотрим краткую характеристику вяжущих.

Шлаки. Сталеплавильные шлаки.Химический состав включает: 25÷40 % СаО, 10-20 % MnO, 12÷30 % Si и др. Шлаки содержат 15-20 % железа в виде застывших капель металла и скрапа, поэтому их подвергают магнитной сепарации. Плотность шлаков в насыпном виде 1,4÷1,6 т/ . Шлаковый расплав, сбрасывая в отвал, поливают водой. Застывая, материал растрескивается, в результате выход мелкозернистой фракции составляет около 50%.

Топливные зола и шлакиот сжигания угля включают 3-7% CaO, 20-32% , 50-60% Si и др. Наибольшую ценность представляет зола с электрофильтров, ее удельная поверхность 3000-5000 /г, что позволяет использовать ее без дополнительного помола. Котельный шлак содержит около 30% фракций крупнее 40 мм. Качество золошлаковых отходов снижается при их удалении из котельных установок в отвал гидравлическим способом. Сухое золоудаление связано с большими капиталовложениями.

Никелевые шлакисодержат 13÷19 % СаО, 5-10% , 40-45% Si и др., поэтому имеют невысокую гидравлическую активность. Их активизируют щелочью, содой, цементом и известью в количестве от 5 до 10% от массы шлака.

Доменные гранулированные шлаки по крупности близки к песку и включают 35-50% CaO, 10-15% и др. Плотность в насыпном виде 1 т/ . Их подразделяют на основные, нейтральные и кислые, причем первые более высокого качества. Шлаки используют на многих рудниках, но они являются дефицитным материалом, так как почти полностью поступают для производства цемента.

Отвальные доменные шлаки (не подвергнутые грануляции) содержат 50% мелкой фракции, их активность значительно ниже, чем гранулированного шлака.

Цементы выпускают в основном марки 30 и 40, что значительно превышает оптимальную активность необходимого для закладки вяжущего. Поэтому цемент разбавляют глиной или другим материалом до соотношения 1:1 по массе и более, в результате увеличивается общее количество смешанного вяжущего, замедляется процесс схватывания смеси, снижается себестоимость закладки и улучшается подвижность смеси. Глина обычно поступает вместе с заполнителем, таким как глинистые пески, шламы обогатительных фабрик и др.

Нефелиновые шлаки – отходы обогащения нефелиновых руд, содержат 50-55% CaO, 2-3% , 28% Si и др., после добавления 3% гипса или 10% цемента становятся пригодными в качестве вяжущего.

Существуют и другие дешевые материалы, которые могут служить вяжущими для закладочных смесей, но активность их невелика, поэтому они имеют второстепенное значение.

Вода в закладочных смесях служит несущей средой и реагентом. Допустимо использовать шахтные воды, которые должны удовлетворять определенным требованиям. Показатель кислотности не менее 6, во избежание выщелачивания портландцемента, или не менее 4 при шлаковых цементах. Содержание сульфатов не должно превышать 2,7 г/л, других солей 5 г/л. Недопустимы примеси масел. Содержание свободной углекислоты не более 20 мг/л. В целом рудничные воды не оказывают заметного влияния на качество закладки. Предпринимаются попытки магнитной отработки воды в целях повышения прочности закладочного массива.

Заполнители. Основные требования к ним – прочность не менее 10-15% от нормативной прочности закладочного массива, небольшая растворимость в воде, низкий коэффициент увеличения в объеме при намокании.

Природный песок имеет крупность от 0,1 до 5 мм, содержит глину от 5 до 25-30% и более, а также крупнокусковой материал. Для удаления негабарита песок необходимо сортировать.

Хвосты обогатительных фабрик имеют угловатую форму и мелкозернистый состав: 0,3-0,4мм. С фабрики поступают в виде пульпы с Т: Ж от 1:20 до 1:30 по массе. Перед подачей в закладку их необходимо сгущать до Т : Ж=1:1 и менее, удалять шлам, или сгущать гораздо больше при закладке тиксотропной смесью.

Отвальная порода содержит от 40 до 60% материала крупностью менее 40мм, пригодного в закладку без дополнительного дробления. Негабарит подвергают дроблению и грохочению в одну или две стадии, в зависимости от крупности кусков.

Гранулированные медеплавильные и никелевые шлаки представлены мелкозернистым материалом: от 50 до 80% фракции крупнее 0,6 мм имеют повышенную плотность (около 3,4 т/ ).