СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА
FILLING MASS FORMATION METHOD

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для закладки очистного пространства при подземной разработке месторождений.
Известны способы закладки отработанного пространства с дифференцированным размещением в них закладочных смесей с различным содержанием вяжущих веществ [1]. Нижний слой закладки высотой до 1,5 м содержит до 20% цемента, а слой над ним содержит 9% цемента.
Недостатком такого способа является большой расход вяжущих веществ.
Известен способ закладки отработанных камер, включающий подачу в камеру закладочных смесей с различным содержанием вяжущих [2]. Закладку камер смесями, содержащими вяжущие, производят в нижней ее части до уровня верхней границы отработки нижележащего горизонта, далее до отметки почвы бурового горизонта осуществляют закладку смесями без вяжущих. После усадки заложенного массива, фильтрации и испарения воды по периметру камеры в усадочную щель размещают арматурную конструкцию. В заложенном массиве вдоль стенок камеры бурят скважины до отметки, находящейся ниже верхней отметки слоя закладки в нижней части камеры. Часть массива между стенками камеры и стенками скважин разрушают. В скважины вставляют арматурные стержни с превышением их над уровнем заложенного массива. А затем скважины и усадочную щель заливают раствором, содержащим вяжущие, после чего верхнюю часть камеры заполняют смесью с вяжущими.
Недостатком являются большая трудоемкость работ, неопределенность в величине прочности сформированного массива и количестве вяжущих веществ, большой расход дорогостоящей арматуры.
Наиболее близким является способ упрочнения закладочного массива, включающий размещение армирующих элементов в твердеющем закладочном массиве камеры на границе с подлежащим разработке рудным массивом, в котором армирующие элементы выполняют в виде сеток из базальтового волокна, размешают их в два ряда, причем второй ряд размещают на расстоянии 0,05b внутрь камеры, где b - ширина камеры, м [3]. После установки армирующих элементов в выработанное пространство камеры или слоя подают твердеющую закладочную смесь.
Недостаток - большой расход дорогостоящего цемента при достигнутой прочности искусственного массива (170 кг при пределе прочности на сжатие 6,47 МПа в возрасте 90 суток), что снижает технологические возможности способа.
Задачей изобретения является снижение затрат на возведение искусственного массива путем сокращения доли цемента и повышение технологических возможностей способов закладки отработанных камер при сохранении прочности массива.
Для решения поставленной задачи предложен способ формирования закладочного массива, включающий размещение армирующих элементов, выполненных в виде сетки, в закладочной камере на границе с подлежащим разработке рудным массивом, причем армирующие элементы размещают на расстоянии друг от друга 0,05b, где b - ширина камеры. После установки армирующих элементов выработанное пространство закладочной камеры заполняют разнопрочной закладочной смесью, при этом нижнюю, центральную и верхнюю часть камеры на 1/10 ее высоты закладывают твердеющей смесью, а пространство между ними гидросмесью из мелкодисперсного материала без вяжущего.
Технический результат заключается в снижении расхода дорогостоящего цемента при сохранении прочности возведенного массива.
Способ осуществляется следующим образом.
В отработанное, но еще не заложенное пространство камеры или слоя размещают у рудного массива армирующие элементы, например сетки из базальтового волокна, размещенные в два ряда на расстоянии друг от друга 0,05b, где b - ширина камеры. После установки армирующих элементов в выработанное пространство камеры подают твердеющую закладочную смесь, заполняя ею нижний слой камеры на 1/10 ее высоты. Далее, примерно на 35% от объема камеры, закладку осуществляют смесями без вяжущих. После усадки заложенного слоя, фильтрации и испарения воды снова на 1/10 формируют слой из твердеющей закладочной смеси, на который на 35% от объема камеры закладку осуществляют смесями без вяжущих. После усадки заложенного слоя, фильтрации и испарения воды на 1/10 формируют верхний слой из твердеющей закладочной смеси.
Пример
2
3
С целью проверки работоспособности предлагаемого способа были проведены исследования на образцах. Изготовление образцов велось следующим образом: в форму на высоту 1 см была уложена твердеющая закладочная смесь (предел прочности на сжатие не менее 12 МПа), состоящая из 18,3% доменного гранулированного низкоосновного шлака с коэффициентом качества К=1,45, молотого до удельной поверхности 310 м/кг, 54,9% отходов обогащения мокрой магнитной сепарации (далее - ММС), 4,9% портландцемента М400 Д20 и 1% от содержания цемента суперпластификатора СП-1, с водотвердым отношением 0,281, который был провибрирован 1 с. Затем уложена гидросмесь отходов обогащения ММС на высоту 3,5 см, форма была провибрирована дополнительно 1 с, затем слой вышеуказанной твердеющей смеси 1 см, на него уложена гидросмесь отходов обогащения на высоту 3,5 см и верхний слой из твердеющей смеси 1 см; форма вибрировалась до появления на поверхности тонкого слоя воды для моделирования процессов фильтрации и усадки. Образцы были изготовлены в виде кубов размером 100×100×100 мм. Далее образцы помещались в климатическую камеру и испытывались на прочность по истечении 90 суток. В прототипе средний расход цемента 200 кг/м снижается на 30,36 кг и составляет 169,64=(200-30,36). Данные испытаний приведены в таблице 1.
Из таблицы следует, что поставленная задача снижения расхода цемента при сохранении прочности искусственного массива достигается даже без наличия армирующих элементов, но при условии формирования трех слоев с твердеющей закладочной смесью: нижнего, срединного и верхнего. Наличие армирующих элементов обеспечивает еще большую прочность и устойчивость формируемого массива. При отсутствии верхнего слоя прочность образца снижается в два раза.
Таблица 1
Характер возведения массива
Содержание цемента на 1 м<sup>3</sup> возводимого массива, кг
Предел прочности на сжатие в возрасте 90 суток, МПа
прототип
169,64
6,47
Прослои твердеющей смеси посредине, вверху и по подошве образца
31,8
6,8
Прослои твердеющей смеси посредине, вверху, по подошве образца с армировкой контактного с рудным массивом слоя
31,8
не менее 7,2
Прослои твердеющей смеси посредине и по подошве образца
21.2
3,4
Источники информации
1. Цветная металлургия Швеции. Поляков В.И., Макаров С.В. и др. ЦНИИЭ и информатика цветной металлургии. Выпуск 15, 1984, с.18.
2. Патент 2367797, опубл. 20.09.2009.
3. Патент 2047780, опубл. 10.11.1995.