ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ В СОСТАВЕ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ

9. Dai X., Simons A., Breuer P. a review of copper cyanide recovery technologies for the cyanidation of copper containing gold ores // Minerals En-engineering. 2012. Vol. 25. Is. 1. P. 1-13.

10. Kalombo Mbayo J.J. Improving the gold leaching process of refrac-tory ores using the Jetleach reactor // Minerals Engineering. 2019. Vol. 134. P. 300-308.

11. Experimental and industrial testing of leaching technology for waste processing of copper-pyrite ores / M. V. Rylnikova, D. N. Radchenko, A. F. Ilimbetov, A. N. Zvyagintsev // Mining information and analytical Bulletin. 2008. No. 2. P. 293-301.

12. New solutions to the problem of complex development of ore deposits / A. F. Ilimbetov, M. V. Rylnikova, D. N. Radchenko, A. N. Zvyagintsev // Bulletin of Magnitogorsk state technical University named after G. I. Nosov. 2006. no. 4 (16). Pp. 8-13.

13.Regularities of formation of technological properties of copper-zinc ore enrichment sites during their storage / I. V. Shadrunova [et al.] // Mining information and analytical Bulletin. 2002. no. 4. Pp. 191-195.

14. Rylnikova M. V., Radchenko D. N., Milkin D. A. Research of leaching processes of valuable components from current tailings of copper-pyrite ores // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2010. No. 2. Pp. 256-268

15. Influence of granulometric composition and reagent regime on the process of heap leaching of oxidized copper ores / V. A. Chanturia, I. V. Shadrunova, E. A. Emelianen-ko, D. N. Radchenko // Mining journal. 2002. No. 3. Pp. 48-50

УДК 504.55.054: 622

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ В СОСТАВЕ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ

В.И. Голик, Ч.Б. Конгар-Сюрюн, Ю.С. Тюляева, А.М. Хайрутдинов

Приведены результаты использования металлургических шлаков для приготовления твердеющих смесей при добыче руд системами с закладкой. Исследованы композитные вяжущие на основе хвостов переработки горного, обогатительного и металлургического переделов руд. Применение шлаков позволяет повысить безопасность ведения горных работ, снизить стоимость продукции и упрочнить материальную базу горных предприятий.

Ключевые слова: добыча руд, закладка выработанного пространства, закладочный композит, хвосты переработки, экономика, безопасность.

Рост численности населения Земли заставляет увеличивать потребление минеральных ресурсов, что стимулирует интенсификацию горного производства. Высокие темпы извлечения полезных ископаемых приводят к накоплению отходов [1-5].

При эксплуатации месторождений подземным способом критерием эффективности становится безотходность производства [7-8].

Одним из способов утилизации отходов является использование их в виде закладочных смесей [9-10].

Технология с закладкой выработанного пространства во всех условиях обеспечивает высокий уровень безопасности ведения подземных горных работ [11] и минимизирует негативные последствия воздействия горных работ на экосистему [12]. Она позволяет одновременно отрабатывать месторождения открытым и подземным способом и исключить образование провалов на земной поверхности [13].

Для увеличения области применения технологии с закладкой очистного пространства ищут возможности уменьшить стоимость закладочных работ путем удешевления компонентов закладочной смеси с исключением или снижением использования товарных вяжущих и применением в качестве инертных заполнителей отходов промышленного производства [14].

Инновационные решения позволят обеспечить безопасность горных работ [15] и снизить воздействие на экологию региона [16-17].

Одним из способов снижения стоимости закладочных работ при одновременном уменьшении влияния горного производства на экологию является управление свойствами искусственного массива [18, 19].

Исследование перспективпроизводства закладочных композитов на основе утилизированных хвостов с прочностными характеристиками, достаточными для строительства объектов, в том числе искусственных массивов при подземной добыче металлов, является целью настоящей статьи.

Идея использования техногенных отходов и металлургических шлаков, в частности как промежуточного продукта в замкнутом цикле производства, предложена в 1933 г. профессором В.А. Киндом.

В рамках концепции безотходного производства создание замкнутого цикличного производства, использующего вторичные продукты, является парадигмой комплексного освоения недр [20]. Шлаки лучше квалифицировать не как отходы, а как продукты, получаемые при переработке.

Металлургические шлаки включают в свой состав известь, кремнезем и глинозем. Активность шлаков определяется соотношением:

%СаО + %MgO > %Б1О2 + %Л\1Оъ > '

Чем больше извести в шлаках, тем большими вяжущими свойствами они обладают ввиду того, что известь является основным составляющим цемента: известь (СаО) - 60 %; диоксид (кремнезём) кремния (£7О2) - 20 %; окись (глинозём) алюминия (А/2О3) - 4 %; оксидированный магний (MgO) - 1% и прочие составляющие 3 %.

К классификационным признакам относится наличие вяжущих свойств шлаков (соотношение окислов) (табл. 1).

Таблица 1

Классификация шлаков

Показатель Вяжущие Заполнители

Высокоактивные Активные Среднеактивные Малоактивные Неактивные

Основной модуль %СаО + %МдО %БЮ2 + %А1203 < 1,25 1,0>1,25 0,9>1,0 0,8>0,9 >0,8

Силикатный модуль %БЮ2 %А1203 >2,0 2,0>3,0 3,0>4,0 4,0>6,0 < 6,0

Содержание закиси марганца (%МпО) >1,0 1,0>2,0 2,0>3,5 3,5>5,0 < 5,0

Содержание сульфидной серы >3,6 >3,6 -

Основные доменные шлаки отличаются от цементного клинкера более низким содержанием извести и малым содержанием окиси железа. Свойства смесей на основе шлакового вяжущего определяются лабораторными исследованиями с использованием шлаков металлургических предприятий (табл. 2).

Таблица 2

Химический состав металлургических шлаков, %

№ бю2 А/203 СаО Mg0 £ Б03 МпО Ре 203 РеО Мо Мс

1 31,1 10,2 50,6 4,3 1,4 0,2 - - - 1,33 3,04

2 34,5 8,5 47,2 3,1 - 2,9 2,3 1,4 1,9 1,25 4,05

3 39,6 9,3 41,0 6,9 0,1 0,5 0,4 - - 0,98 4,25

4 37,0 12,1 35,4 8,9 1,6 1,8 0,6 - - 0,9 3,06

5 30, 9 11,1 41,9 11,4 0,7 1,1 - 0,5 0,6 1,27 2,78

6 33,7 17,1 27,5 15,7 2,3 - 1,2 0,9 - 0,85 2,15

7 35,3 16,8 38,0 5,8 1,1 - 0,70 0,9 - 0,85 2,1

8 33,6 17,4 40,0 5,9 1,7 - 0,90 - 0,40 0,9 1,93

9 30,9 19,0 29,9 9,7 0,5 - 0,40 0,7 - 0,79 1,62

Шлаки с высокой активностью создают массивы большей прочности. Шлаки средней активности, у которых соотношение окислов не отклоняется намного от единицы, обладают промежуточными свойствами, что позволяет их применять после активационной обработки. Шлаки низкой активности применяются в качестве инертного заполнителя или в качестве вяжущего после их активационной обработки и дополнительной активации цементным или гипсовым клинкерами [21].

На активность шлаков отрицательно влияют марганцовистые соединения. Их может быть не более 5 весовых процентов, и то при условии, что содержание (5 %) допустимо лишь при низком значении силикатного модуля, то есть для относительно богатых глиноземом шлаков.

Многокомпонентные металлургические шлаки содержат в своём составе как ценные компоненты, так и соединения, оказывающие отрицательное влияние на активность вяжущего и разупрочняющее воздействие на искусственный массив, а также содержат вещества первого и второго класса опасности.

Применение металлургических шлаков в качестве вяжущего в закладочной смеси возможно при условии извлечения из них полезных компонентов до уровня санитарных норм [22].

Новая концепция применения металлургических шлаков при приготовлении закладочной смеси включает необходимость их переработки с целью извлечения полезного компонента [23, 24].

Прочность смесей на основе шлаковых вяжущих зависит не только от модуля основности (Мо), но и от массовой доли глинозёма, то есть силикатного модуля (Мс) (табл. 3). Это видно при проведении анализа составов смесей 1-6 на основе шлаков Чусовского металлургического комбината и составов 25...30, приготовленных на основе шлаков Череповецкого металлургического комбината, и составов 43...48 на основе Новолипецкого металлургического комбината.

Таблица 3

Результаты испытаний составов смесей_

Шла-киком комбинат ов № состава Состав Прочность при одноосном сжатии, МПа

Затворитель Вяжущее Заполнитель

Вид Объем, л/м3 Шлак, % от твёрдого Песок от твёрдого, % Времятвердения, сутки

Неактивированный Акти-виро-ванный 7 28 60 90

Чусов сов- ской 1 Вода 30 - 70 0,9 1,6 2,1 2,4

2 - 30 70 1,0 1,95 2,5 2,7

3 раствор жидкого стекла р=1 ,3 г/см3 135 30 70 0,8 1,95 3,05 3,3

4 135 - 30 70 1,1 2,3 3,35 3,7

5 р-ргидрата окиси кальция р=1,15 г/см3 125 30 - 70 1,0 2,0 2,65 2,8

6 125 - 30 70 1,2 2,3 2,9 3,12

Орско ско- хали- лов- ский 7 Вода 30 70 0,8 1,5 2,05 2,3

8 - 30 70 0,7 1,4 1,95 2,2

9 раствор жидкого стекла р=1 ,3 г/см3 135 30 70 0,8 1,8 2,9 3,2

10 135 - 30 70 0,8 1,65 2,75 3,05

11 р-р гидрата окиси кальция р=1,15 г/см3 125 30 - 70 0,95 1,9 2,5 2,65

12 125 - 30 70 0,95 1,85 2,4 2,6

Челябинский 13 Вода 30 - 70 0,7 1,2 1,59 1,78

14 - 30 70 - - - -

15 раствор жидкого стекла р=1 ,3 г/см3 135 30 - 70 - 1,2 1,9 2,15

16 135 - 30 70 - - 1,85 2,0

17 р-р гидрата окиси кальция р=1,15 г/см3 125 30 - 70 0,77 1,32 1,77 1,95

18 125 - 30 70 - - - -

Окончание табл.3

Мед- 19 Вода 30 - 70 0,7 1,25 1,5 1,8

ногор 20 - 30 70 0,75 1,3 1,65 1,98

гор- 21 раствор жидкого 135 30 70 - 1,2 1,9 2,15

скии 22 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 0,99 1,33 2,1 2,34

23 р-р гидрата окиси 125 30 - 70 0,78 1,35 1,65 2,01

24 кальция р=1,15 г/см3 125 - 30 70 0,9 1,48 1,81 2,2

Чере- 25 Вода 30 - 70 1,1 1,72 2,33 2,65

повец 26 - 30 70 1,45 2,8 2,95 3,25

вец- 27 раствор жидкого 135 30 70 1,0 2,15 3,35 3,63

кий 28 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 1,21 2,53 3,68 4,07

29 р-ргидрата окиси 125 30 - 70 1,15 2,2 2,91 3.19

30 кальция р=1,15 г/см3 125 - 30 70 1,32 2,53 2,27 3,42

Запад 31 Вода 30 - 70 - 0,51 1,0 1,22

пад- 32 - 30 70 0,82 1,51 2,2 2,49

но- 33 раствор жидкого 135 30 - 70 - - 1,2 1,33

Си- 34 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 0,91 1,89 2,8 3,3

бир- 35 р-ргидрата окиси 125 30 - 70 0,5 0,7 0,9 1,1

ский 36 кальция р=1,15 г/см3 125 - 30 70 0,9 1,7 2,43 2,55

Ниж- 37 Вода 30 - 70 - 0,6 1,05 1,3

нета- 38 - 30 70 0,82 1,49 2,27 2,51

гиль- 39 раствор жидкого 135 30 - 70 - - 1,15 1,4

скпй 40 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 0,98 1,89 2,8 3,3

41 р-ргидрата окиси 125 30 - 70 0,5 0,7 0,9 1,1

42 кальция р=1,15 г/см3 125 - 30 70 0,9 1,7 2,43 2,55

Ново- 43 Вода 30 - 70 0,75 1,4 2,0 2,25

липец 44 - 30 70 0,85 1,55 2,23 2,47

пец- 45 раствор жидкого 135 30 - 70 0,8 1,7 2,75 3,12

кпй 46 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 0,91 1,87 2,98 3,43

47 р-ргидрата окиси 125 30 - 70 0,9 1,8 2,43 2,55

48 кальция р=1,15 г/см3 125 - 30 70 1,0 1,9 2,6 2,77

Вана- 49 Вода 30 - 70 - 0,5 1,0 1,2

дие- 50 - 30 70 0,8 1,47 2,25 2,45

вые 51 раствор жидкого 135 30 - 70 - - 1,1 1,22

Ниж- 52 стекла р=1 ,3 г/см3 135 - 30 70 0,91 1,89 2,8 3,3

ний 53 р-ргидрата окиси кальция р=1,15 г/см3 125 30 70 0,5 0,7 0,9 1,1

Тагил 54 125 30 70 0,9 1,7 2,43 2,55

Максимальное значение модуля основности имеют шлаки Чусов-ского металлургического комбината (составы 1.6), а наилучшие показатели прочности продемонстрировали образцы Череповецкого металлургического комбината (составы 25.30).

Смеси 43-48 на основе шлаков Новолипецкого металлургического комбината схожи со смесями на основе шлаков с модулями основности 1,25; 1,27; 1,33, относящихся к высокоактивным. При этом содержание глинозёма, или силикатный модуль, в шлаках Новолипецкого металлургического комбината наилучшее.

О сравнительной активности шлаков, наряду с содержанием окиси кальция, можно судить по отношению весового содержания к А/2О3 по силикатному модулю, %:

%8Ю2

%А12О3

Высокое (по отношению к кремнезему) содержание глинозема положительно влияет на свойства доменного шлака. Это подтвердили экспе-

рименты со шлаками ванадиевого передела Нижнетагильского металлургического комбината (смеси 49...54), которые относятся к неактивным (Мо=0,79), но при этом образовывают достаточно прочные бетоны из-за наличия глинозёма и эффективного силикатного модуля (1,62).

Экспериментально установлено противоречивое влияние активаци-онной обработки шлаков с различными модулями основности и силикатным модулем, хотя воздействия активационной обработки композита и его компонентов демонстрировали положительное влияние на его характеристики [25].

Бетоны из смесей на основе активных и высокоактивных шлаков имеют разнонаправленный вектор, например, смесей 1-6 и 7-12. Так, смеси, полученные после активационной обработки шлаков Чусовского металлургического комбината, имели более высокий показатель прочности, чем смеси с применением шлаков без активации. Однако это правило не сработало со смесями, где в качестве вяжущего применялись шлаки Ор-скохалиловского металлургического комбината (смеси 7-12).

Это объясняется достаточно высоким силикатным модулем (Мс=4,05). С точки зрения модуля основности данный шлак относится к высокоактивным (Мо=1,25), что подтвердилось при проведении экспериментов без активационной обработки.

Падение прочности выявлено в составах 13-18, где в качестве вяжущего использовались шлаки Челябинского металлургического комбината, имеющие самый негативный силикатный модуль (Мс=4,25).

Можно утверждать, что активность металлургических шлаков нельзя характеризовать только по модулю основности. Необходимо учитывать количество глинозёма в шлаках, то есть силикатный модуль. Шлаки целесообразно разделить на подверженные активационной обработке и неподверженные.

Активационная обработка шлаков с высоким количеством кремния, имеющих высокий показатель силикатного модуля (Мс>3,5), отрицательно влияет на прочностные свойства искусственного массива.

В остальных случаях активация металлургических шлаков независимо от модуля основности положительно влияет на прочность бетона.

Результаты исследования согласуются и подтверждаются выводами специалистов рассматриваемого направления горного производства [26, 27].

Заключение

Металлургические шлаки с высоким модулем основности и имеющие низкий силикатный модуль пригодны к использованию в качестве вяжущего при изготовлении закладочных смесей. Их прочность повышается активацией вяжущих на основе металлургических шлаков. Применение шлаков металлургического передела в качестве вяжущих позволяет повысить безопасность ведения горных работ, снизить стоимость продукции и

даёт возможность использовать отходы горно-металлургического производства, что способствует реализации концепции безотходного производства.

Список литературы

1. Stress-strain behavior control in rock mass using different-stregth backfill / A.M. Khayrutdinov, Ch.B. Kongar-Syuryun, T. Kowalik, Yu.S. Tyulyaeva // Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020. № 10. P. 4255. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-42-55.

2. Wyjadlowski M. Methodology of dynamic monitoring of structures in the vicinity of hydrotechnical works - selected case studies // Studia Geotechni-ca et Mechanica. 2017. V. 39. № 4. P. 121-129. DOI: 10.1515/sgem-2017-0042.

3. The surface wave attenuation as the effect of vibratory compaction of building embankments / A. Herbut, M.M. Khairutdinov, C. Kongar-Syuryun, J. Rybak // World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2019). -Prague: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. V. 362. - 012131. DOI 10.1088/1755-1315/362/1/012131.

4. Dobrzycki P., Kongar-Syuryun Ch., Khairutdinov А. Vibration reduction techniques for Rapid Impulse Compaction (RIC) // Modelling and Methods of Structural Analysis. Moscow: IOP Conference Series: Journal of Physics,

2019. V. 1425. 012202. DOI:10.1088/1742-6596/1425/1/01220.

5. The impact of Rapid Impulse Compaction (RIC) of large non-cohesive material deposits on the surrounding area / P. Dobrzycki, A.L. Ivannikov, J. Rybak, V.O. Shkodkina, Yu. Tyulyaeva // World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2019). Prague: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. V. 362. 012132. DOI 10.1088/17551315/362/1/012132.

6. Gugunskiy D., Chernykh I., Khairutdinov A. Legal Models for Activities on the Exploration and Utilization of Space Resources: Towards the "Space-2030" Agenda // Artificial Intelligence: Anthropogenic Nature vs. Social Origin.

2020. V. 1100. P. 657-664. DOI:10.1007/978-3-030-39319-9_73.

7. Сухорукова М.А., Иванников А.Л. Оценка рисков аварий на транспортных средствах на рудниках // Горный информационно -аналитический бюллетень. 2020. № 6-1. С. 224-232. DOI: 10.25018/02361493-2020-61-0-224-232.

8. Новоселов С.В., Мельник В.В., Агафонов В.В. Экспортно-ориентированная стратегия развития угольных компаний России - основной фактор обеспечения их финансовой устойчивости // Уголь. 2017. № 11. С. 54-57. DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-11-54-56.

9. Голик В.И., Разоренов Ю.И., Лукьянов В.Г. Эколого-экономические аспекты ресурсосбережения при разработке месторожде-

ний полезных ископаемых // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 18-27.

10. Голик В.И., Комащенко В.И., Разоренов Ю.И. Активация компонентов твердеющих смесей при подземной добыче руд // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 3. С. 113-123.

11. Savon D.Yu., Aleksakhin A.V., Skryabin O.O. Occupational health and safety digitalization in the coal industry // Eurasian Mining. 2019. № 2. P. 70-72.

12. Sidorova E. Modern strategic decisions in the field of waste as a basis of development of circular economy and greening of industrial production // 19th International Multidisciplinary Scientific Geo Conference (SGEM 2019). -Albena: Surveying Geology and Mining Ecology Management, 2019. P. 531538.

13. Подземная разработка рудных месторождений с сохранением земной поверхности / В.И. Голик, В.В. Вернигор, В.Б. Келехсаев, Ю. Май-стров // Горные науки и технологии. 2018. № 3. С. 3-13. DOI: 10.17073/2500-0632-2018-3-3-13.

14. Хайрутдинов М.М., Карасёв Г.А. Формирование разнопрочных закладочных масивов при разработке месторождений полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 11. С. 276-283.

15. Голик В.И., Бурдзиева О.Г. Повышение безопасности труда увеличением области применения твердеющих смесей из отходов переработки // Безопасность труда в промышленности. 2016. № 8. С. 45-50.

16. Improvement of the backfilling characteristics by activation of halite waste for non-waste geotechnology / A.M. Khayrutdinov, Ch. Kongar-Syuryun, T. Kowalik, V. Faradzhov // 12th International Scientific Conference of Civil and Environmental Engineering for PhD. Students and Young Scientists. - High Tatras: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. V. 867. 012018. DOI:10.1088/1757-899X/867/1/012018.

17. Regional monitoring of staffing support in the coal mining industry / A.Yu. Anisimov, Yu.S. Polozhentseva, A.V. Zhaglovskaya, A.V. Aleksakhin // Eurasian Mining. 2017. № 2. P. 53-56.

18. Хайрутдинов М.М., Вотяков М.В. Разработка составов твердеющих закладочных смесей из отходов переработки руд калийных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 10. С.220-222.

19. Хайрутдинов М.М. Технология закладки высокоплотными смесями при подземной разработке руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 11. С. 276-278.

20. Каплунов Д.Р., Мельник В.В., Рыльникова М.В. Комплексное освоение недр. Тула: Изд-воТулГУ, 2016. 332 с.

21. Mechanical properties and microstructure analysis of copper tailings solidifying with different cementitious materials / Xuquan Huang, Haobo Hou, Min Zhou, Weixing Wang // Advanced Materials Research. 2014. V. 878. P. 171-176. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.878.171.

22. Golik V., Komashchenko V., Morkun V. Innovative technologies of metal extraction from the ore processing mill tailings and their integrated use // Metallurgical and Mining Industry. 2015. № 3. P. 49-52.

23. Metal extraction in the case of non-waste disposal of enrichment tailings / V. Golik, V. Komashchenko, V. Morkun, O. Burdzieva // Metallurgical and Mining Industry. 2015. № 10. P. 213-217.

24. Eronko S.P., Gorbatyuk S.M., Oshovskaya E.V., Starodubtsev B.I. New Engineering Solutions in Creation of Mini-BOF for Metallic Waste Recycling // 3rd International Scientific and Technical Conference on Scientific and Technical Progress in Ferrous Metallurgy (STPFM3). Cherepovets: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017. V. 287. 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/287/1/012004.

25. Чистяков А.Н., Хайрутдинов М.М., Артюхов Е.В. Влияние различных способов активации на физико-механические свойства закладки // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 3. С. 232-246.

26. Industrial waste in concrete mixtures for construction of underground structures and minerals extraction / Ch. Kongar-Syuryun, Y. Tyulyaeva, A. Khairutdinov, T. Kowalik // Construction the Formation of Living Environment (FORM-2020). Hanoi: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. V. 869. 032004. DOI: 10.1088/1757-899X/869/3/032004.

27. Стовманенко А.Ю., Анушенков А.Н. Трубопроводный транспорт литых твердеющих закладочных смесей с пониженным водосодержа-нием // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016. № 2. С. 99-104.

Голик Владимир Иванович, д-р техн. наук, проф., galina_stas@mail.ru, Россия, Владикавказ, Южно-Российский государственный политехнический университет,

Чейнеш Буяновна Конгар-Сюрюн, асп., galina_stas@mail. ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС,

Тюляева Юлия Сергеевна, асп., galina_stas@mail.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС,

Хайрутдинов Альберт Маратович, асп., galina_stas@mail.ru, Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС

THE USE OF BINDERS BASED ON METALLURGICAL SLAGS IN THE COMPOSITION

OF BASED MIXTURES

V.I. Golik, Ch.B. Kongar-Syuryun, Yu.S. Tyulyaeva, A.M. Khairutdinov

The results of the use of metallurgical slags for the preparation of hardening mixtures during ore mining with backfill systems are presented. Composite binders based on tailings from mining, concentration and metallurgical processing of ores have been investigated. The use of slags makes it possible to increase the safety of mining operations, reduce the cost of products and strengthen the material base of mining enterprises.

Key words: extraction of ores, backfilling of mined-out space, backfill composite, tailings, economics, safety.

Golik Vladimir Ivanovich, doctor of technical sciences, prof., galina_stas@mail.ru, Russia, Vladikavkaz, South Russian state Polytechnic University,

Cheynesh Buyanovna Kongar-Syuryun, PhD student, galina_stas@mail. ru, Russia, Moscow, national research technological University MISIS,

Tyulyaeva YuliaSergeevna, PhD student, galina_stas@mail.ru, Russia, Moscow, national research technological University MISIS,

Khairutdinov albert Maratovich, PhD student, galina_stas@mail.ru, Russia, Moscow, national research technological University MISIS

Reference

1. Stress-strain behavior control in rock mass using different-stregth backfill / A.M. Khayrutdinov, Ch.B. Kongar-Syuryun, T. Kowalik, Yu.S. Tyulyaeva // Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020. № 10. P. 42-55. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-42-55.

2. Wyjadlowski M. Methodology of dynamic monitoring of structures in the vicinity of hydrotechnical works - selected case studies // Studia Geotechnica et Mechanica. 2017. V. 39. № 4. P. 121-129. DOI: 10.1515/sgem-2017-0042.

3. The surface wave attenuation as the effect of vibratory compaction of building embankments / A. Herbut, M.M. Khairutdinov, C. Kongar-Syuryun, J. Rybak // World Multi-disciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2019). Prague: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. V. 362. 012131. DOI 10.1088/17551315/362/1/012131.

4. Dobrzycki P., Kongar-Syuryun Ch., Khairutdinov A. Vibration reduction techniques for Rapid Impulse compression (RIC) // modeling and Methods of Structural Analysis. Moscow: IOP Conference Series: Journal of Physics, 2019. V. 1425. 012202. DOI:10.1088/1742-6596/1425/1/01220.

5. The impact of Rapid Impulse Compaction (RIC) of large non-cohesive material deposits on the surrounding area / P. Dobrzycki, A.L. Ivannikov, J. Rybak, V.O. Shkodkina, Yu. Tyulyaeva // World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium (WMESS 2019). Prague: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019. V. 362. 012132. DOI 10.1088/1755-1315/362/1/012132.

6. Gugunskiy D., Chernykh I., Khairutdinov A. Legal Models for Activities on the Exploration and Utilization of Space Resources: Towards the "Space-2030" Agenda // Artificial Intelligence: Anthropogenic Nature vs. Social Origin. 2020. V. 1100. P. 657-664. DOI: 10.1007/978-3-030-39319-9_73.

7. Sukhorukova M. A., Ivannikov A. L. risk Assessment of accidents on vehicles in mines // Mining information and analytical Bulletin. 2020. No. 6-1. Pp. 224-232. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61 -0-224-232.

8. Novoselov S. V., Melnik V. V., Agafonov V. V. Export-oriented development strategy of Russian coal companies - the main factor in ensuring their financial stability // Coal. 2017. no. 11. Pp. 54-57. DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-11-54-56

9. Golik V. I., Razorenov Yu. I., Lukyanov V. G. Ecological and economic aspects of resource conservation in the development of mineral deposits // Proceedings of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of geo-resources. 2017. Vol. 328. No. 6. Pp. 18-27.

10. Golik V. I., Komashchenko V. I., Razorenov Yu. I. Activation of components of hardening mixtures in underground ore mining // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2017. No. 3. Pp. 113-123.

11. Savon D. Yu., Aleksakhin A.V., Skryabin O. O. Occupational health and safety digitalization in the coal industry // Eurasian Mining. 2019. No. 2. P. 70-72.

12. Sidorova E. Modern strategic decisions in the field of waste as a ba-sis of development of circular economy and greening of industrial production // 19th International Multi-disciplinary Scientific Geo Conference (SGEM 2019). - Albena: Surveying Geology and Mining Ecology Management, 2019. P. 531-538.

13. Underground development of ore deposits with preservation of the earth's surface / V. I. Golik, V. V. Vernigor, V. B. Kelekhsaev, Yu.Maistrov // Mining Sciences and technologies. 2018. no. 3. Pp. 3-13. DOI: 10.17073 / 2500-0632-2018-3-3-13.

14. Khairutdinov M. M., Karasev G. A. Formation of multi-strength backfill masives in the development of mineral deposits // Mining information and analytical Bulletin. 2008. No. 11. From 276-283.

15. Golik V. I., Burdzieva O. G. Improving labor safety by increasing the application of solidifying mixtures from waste processing // labor Safety in industry. - 2016. - No. 8. - P. 45-50.

16. Improvement of the backfilling characteristics by activation of halite waste for non-waste geotechnology / A.M. Khayrutdinov, Ch. Kongar-Syuryun, T. Kowalik, V. Faradzhov // 12th International Scientific Conference of Civil and Environmental Engineering for PhD. Students and Young Scientists. - High Tatras: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. V. 867. 012018. DOI: 10.1088/1757-899X/867/1/012018.

17. Regional monitoring of staffing support in the coal mining industry / A. Yu. Ani-simov, Yu.S. Polozhentseva, A. V. Zhaglovskaya, A. Aleksakhin V. // Eurasian Mining. 2017. No. 2. P 53-56.

18. Khairutdinov M. M., M. V. Votyakov Developing formulations of twarde ing backfilling mixtures from waste ore processing potash businesses // Mining information-analytical Bulletin. 2007. No. 10. With 220-222.

19. Khairutdinov M. M. Technology of laying high-density mixtures in underground mining of ores / / Mining information and analytical Bulletin. 2008. No. 11. From 276-278.

20. Kaplunov D. R., Melnik V. V., Rylnikova M. V. Complex development of mineral resources. Tula: Tulsu Publishing house, 2016. 332 p.

21. Mechanical properties and microstructure analysis of copper tailings solidifying with different cementitious materials / Xuquan Huang, Haobo Hou, Min Zhou, Weixing Wang // Advanced Materials Research. 2014. V. 878. P. 171-176. DOI: 10.4028/www. scientific.net/AMR. 878.171.

22. Golik V., Komashchenko V., Morkun V. Innovative technologies of metal extraction from the ore processing mill tailings and their integrated use // Metallurgical and Mining Industry. 2015. № 3. P. 49-52.

23. Metal extraction in the case of non-waste disposal of enrichment tailings / V. Golik, V. Komashchenko, V. Morkun, O. Burdzieva // Metallurgical and Mining Industry. 2015. № 10. P. 213-217.

24. Eronko S.P., Gorbatyuk S.M., Oshovskaya E.V., Starodubtsev B.I. New Engineering Solutions in Creation of Mini-BOF for Metallic Waste Recy-cling // 3rd International Scientific and Technical Conference on Scientific and Technical Progress in Ferrous Metallurgy (STPFM3). Cherepovets: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017. V. 287. 012004. DOI: 10.1088/1757-899X/287/1/012004.

25. Chistyakov A. N., Khairutdinov M. M., Artyukhov E. V. Influence of various activation methods on the physical and mechanical properties of the bookmark // Mining information and analytical Bulletin. 2009. No. 3. Pp. 232-246.

26. Industrial waste in concrete mixes for construction of underground structures and minerals extraction / Ch. Kongar-Syuryun, Y. Tyulyaeva, A. Khairutdinov, T. Kowalik // Construction the Formation of Living Environment (FORM-2020). Hanoi: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. V. 869. 032004. DOI: 10.1088/1757-899X/869/3/032004.

27. Stovmanenko A. Yu., Anushenkov A. N. Pipeline transport of cast hardening filling mixtures with reduced water content // Bulletin of the Kuzbass state technical University. 2016. no. 2. Pp. 99-104.

УДК 622.283.4

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОЙ КРЕПИ УЧАСТКА ШАХТНОГО СТВОЛА СИБАЙСКОГО ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА

В.Н. Калмыков, П.В. Волков, М.В. Котик, Е.В. Леонтьева

Представлены результаты мониторинга состояния восстановленной шахтной крепи ствола «Скиповой» в отметках -200м -400м. Проведено моделирование напряженно-деформированного состояния массива, по результатам которого получены эпюры распределения коэффициента запаса прочности, деформации, осевых усилий и напряжений в анкерах по различным технологическим вариантам. При геомеханическом моделировании учитывалось влияние глубины расположения крепи, степень нарушенности породного массива, толщина бетонной крепи, диаметр прутка металлической сетки, диаметр стержня анкера. Оценена интенсивность процессов коррозии металлической сетки в течение 2 лет эксперимента. Рассчитано прогнозное уменьшение диаметра проволоки металлической сетки за 5... 7 лет. На основе исследований показано, что устойчивость ствола в процессе его эксплуатации обеспечивается применением сталеполимерных анкеров и металлической сетки.

Ключевые слова: ствол, крепь, анкеры, бетон, коррозия, крепление.

Согласно проекту ООО «Уралгеопроект» «Приведение в безопасное состояние бетонной крепи вертикального ствола «Скиповой» в отметках -200-400 м» проведены следующие работы: монтаж водоулавливающих колец с трубопроводами, оборка разрушенной бетонной крепи, крепление нарушенных участков с помощь анкеров и металлической сетки.

Использовались листы металлической сетки, размером 2900х1600мм, с диаметром проволоки 5 мм, ячейкой 40х40мм. Сетка