Технические науки/10. Горное дело

К.т.н. Шапошник С.Н., д.т.н. Шапошник Ю.Н., Болатова А.Б.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет,

Республика Казахстан

ВЫБОР СПОСОБА ПОДАЧИ ЛИТЫХ ЗАКЛАДОЧНЫХ

СМЕСЕЙ НА РУДНИКАХ ВОСТОЧНОГО КАЗАХСТАНА

При разработке рудных месторождений с закладкой в Республике Казахстан и странах СНГ наибольшее распространение получили камерные и комбинированные системы разработки. В качестве закладочного материала используют бетон или твердеющие смеси, в которых дорогостоящий цемент заменяют сложными вяжущими.

Наибольшее распространение получили механизированные виды закладки с трубопроводной транспортировкой - гидравлическая и твердеющая. В последнее время, особенно в горнорудной промышленности, широкое применение получила бетонная закладка. При этом в качестве заполнителей стремятся использовать хвосты обогатительных фабрик и пустые породы от проходческих работ, а в качестве компонентов сложного вяжущего - молотые гранулированные шлаки.

Для решения задач по разработке составов закладочных смесей, дающих возможность подавать закладку на большие расстояния в самотечном режиме и снижению расхода дорогостоящего цемента были определены основные направления исследований:

- анализ мирового опыта транспортирования твердеющих закладочных смесей на большие расстояния в шахтных условиях;

- обоснование наиболее рациональной технологии трубопроводного транспорта закладочных смесей в отдаленные блоки Риддер-Сокольного месторождения;

- проведение лабораторных исследований реологических свойств закладочных смесей и прочностных характеристик закладки с использованием добавок-пластификаторов в специализированной лаборатории закладочных и строительных работ РГОК АО «Казцинк»;

- на основании проведенных всесторонних лабораторных исследований выбор рациональной для условий Риддер-Сокольного рудника добавки-пластификатора;

- проведение на бетоно-закладочном комплексе Риддер-Сокольного рудника опытно-промышленных исследований по выявлению влияния добавкок-пластификаторов на текучесть закладочной смеси;

- расчет экономической эффективности от использования на Риддер-Сокольном руднике в составе закладочной смеси добавкок-пластификаторов.

В настоящее время, планируемое расширение объемов добычи руды с литыми твердеющими смесями (ЛТС) ограничивается высокой стоимостью закладки, что резко повышает себестоимость добычи руды, и отсутствием решений по транспортированию закладочной смеси в отдаленные блоки.

Возможности решения показанных задач необходимо исследовать в следующих направлениях:

- повышения вяжущих свойств отходов и создание бесцементных составов ЛТС;

- принудительного повышения текучести закладочной смеси за счет управления реологическими свойствами ЛТС в горизонтальном ставе трубопровода;

- создания гидродинамических активаторов для управления реологическими свойствами ЛТС, повышения напора в трубопроводе и поддержания активных гидратационных свойств смеси до укладки в выработанное пространство;

- использование оборудования принудительного (напорного) транспортирования закладочной смеси (поршневых бетононасосов).

Для увеличения дальности транспортирования закладочной смеси и повышения устойчивости транспортирования в самотечный транспортный трубопровод можно дополнительно подавать сжатый воздух в одной или несколько точках. В этом случае на пневматическом участке транспортного трубопровода поток закладочной смеси разбивается на отдельные «пробки», разделенные между собой «пробками» сжатого воздуха.

Существующая технология закладочных работ на подземных рудниках часто приводит к образованию закладочных массивов слоистой структуры с фактической прочностью, не отвечающей нормативным требованиям.

Изучение способов измельчения, позволяющих повысить реакционную активность многокомпонентной закладочной смеси и сохранить ее до подачи в магистральный трубопровод, показало целесообразность совместного мельничного помола всех компонентов в водной среде. Измельчение и перемешивание отличающихся по физико-механическим свойствам и гранулометрии продуктов смеси обусловливают особенности, присущие только мельничному приготовлению ЛТС: регулирование состава и крупности компонентов закладки на входе в мельницу позволяет иметь желаемый баланс по содержанию активного класса частиц, обеспечить повышение прочности закладки.

Использование на подземных рудниках гранулированных доменных шлаков, в которых содержание тонких частиц, проходящих через сито № 008, должно быть не менее 50% по массе, в составе закладочной смеси позволило сократить расход цемента с 160-200 до 50-70 кг/м³ закладки.

С целью обеспечения транспортирования закладочной смеси за пределы участка самотечного движения смеси необходимо повысить напор потока в трубопроводе или текучесть закладочной смеси.

Другим путем увеличения текучести ЛТС является применение насосов напорной подачи закладочного материала или использование в составе закладочной смеси химических добавок. Они являются регуляторами реологических свойств твердеющих закладочных смесей и используются с целью повышения транспортабельности, уменьшения расслоения закладочных смесей, улучшения качества заполнения выработанного пространства при повышении удобоукладываемости смеси, регулирования сроков схватывания.