Сполука твердіючої суміші

Сполука твердіючої суміші, що містить природний ангідрит, алюмокалієвий галун і воду, яка відрізняється тим, що вона містить природний ангідрит фракції dфр = 2-4мм і додатково хвости збагачення вугілля (мул) фракції dфp = 0,25-0,3мм вологістю 13-15%, лігносульфонати та доломітовий пил при такому співвідношенні компонентів, мас. %: алюмокалієвий галун 13,1-15,4 вода 18,4-23 лігносульфонати 6,5-9,3 суміш 60% природного ангідриту фракції dфр = 2-4мм, 20% хвостів збагачення вугілля (мулу) фракції dфp = 0,25-0,3мм вологістю 13-15% і 20% доломітового пилу решта. Винахід стосується до гірничо-видобувної промисловості і призначений для закладки виробленого простору, а також може бути використаний для поліпшення стану гірничих виробок шляхом зміцнення і тампонажу порід в закріпному просторі, для набійки шпурових і свердловинних зарядів тощо. Відомі твердіючи суміші на основі цементу [1, 2], наприклад, напружений цемент, водостійкий руйнуючий цемент, який одержаний змішуванням при раціональному співвідношенні глиноземистого цементу, надміцного будівельного гіпсу, молотого високоосновного гідроаманінату кальцію, розчиненого водою, а також невибухова руйнуюча речовина (випускається НДІ ім. П.П. Будинкова), одержана через спеціальний випал карбонатних порід із послідуючим подрібненням продукту і введенням добавок із спеціальних каталізаторів [3]. Недоліком відомих твердіючих сумішів, наприклад, напружених цементів, є багатокомпонентність сполуки, необхідність повторного зволожування після твердіння для досягнення ефекту розширення, показники яких недостатні для поліпшення деформаційних характеристик суміші. Причому, загальнихми недоліками наведених відомих сумішей, що твердіють, є складність і трудомісткість, а також енергоємність їх виробництва, обумовлені необхідністю тривалого високотемпературного випалу, наступного подрібнення компонентів та розподіл на дрібні фракції. Як наслідок, відомі сполуки характеризуються високою вартістю, яка досягає до 30-50грн. за кг. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є швидко твердіюча суміш [4], яка містить природний ангідрит, 40-45% крупністю 0-5мм і 30-35% із вмістом класу 0-0,25мм, сульфати натрію і заліза, алюмокалієвий галун і воду при такому вмісті компонентів, в мас. % Природний ангідрит 88,6-88,90 Сульфат натрію 0,35-0,45 Сульфат заліза 0,40-0,50 Алюмокалієвий галун 0,45-0,65 Вода Решта Ця сполука має такі характеристики: Міцність твердої маси через 7 діб. 15-20МПа Коефіцієнт пластичності 1,15 Час початку твердіння 0,5час. (19) UA (11) 86150 (13) C2 (21) a200709708 (22) 28.08.2007 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) БУЛАТ АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, ПЕРЕПЕЛИЦЯ ВАЛЕНТИН ГРИГОРОВИЧ, UA, ІЩЕНКО КОСТЯНТИН СТЕПАНОВИЧ, UA, ОСІННІЙ ВАЛЕНТИН ЯКОВИЧ, UA, ОСІННЯ НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА, UA, КОНОВАЛ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, UA, ІЩЕНКО ОЛЕКСІЙ КОСТЯНТИНОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ ІМ. М.С. ПОЛЯКОВА НАН УКРАЇНИ, UA (56) SU 1580027, A1, 23.07.1990 RU 2047777, C1, 10.11.1995 EP 0125226, A1, 14.11.1984 UA 14227, A1, 25.04.1997 3 Зчеплення 0,02МПа Кут внутрішнього тертя 9° Коефіцієнт внутрішнього тертя 0,19 Недоліками сполуки є відносно невисока міцність і щільність упаковки зерен у суміші не забезпечує якісне зчеплення її з піщано-глинистими породами, рухомість одержаної суміші, відсутність здатності до розширення, і як наслідок - низька якість набійки шпурових і свердловинних зарядів, нерівномірність заповнення закріпного і виробленого простору тощо. В основу винаходу поставлена задача удосконалення сполуки твердіючої суміші, в якій за рахунок заміни природного ангідриту крупністю 00,25мм, сульфатів натрію і заліза та введенням у сполуку суміші подрібненого природного ангідриту нового класу крупності діаметром фракції рівній dфр=2-4мм, є основою нової сполуки, хвости (мули) крупністю фракції dфр=0,25-0,3мм і вологістю 1315% - відходи переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках, лігносульфонати «Концентрат сульфіто-дріжджевої бражки» марки КБТ, тверде [5], - відходи виробництва переробки деревини, доломітовий пил - відходи виробництва при випалі металургійного доломіту, досягається поліпшення технологічних властивостей, стабільність фізико-механічних характеристик суміші, здатності розширюватися при твердінні і, як наслідок, скорочення термінів приготування, час початку твердіння (схоплювання) суміші, підвищення міцності і зчеплення з боковими породами. Поставлена задача вирішується тим, що в сполуку твердіючої суміші, яка містить природний ангідрит, алюмокалієвий галун і воду, згідно винаходу, додатково вводять хвости (мули) крупністю фракції dфр=0,25-0,3мм і вологістю 13-15%, лігносульфонати та доломітовий пил, при такому співвідношенні компонентів, в мас.% Алюмокалієвий галун 13,1-15,4 Вода 18,4-23,0 Лігносульфонати 6,5-9,3 Природний ангідрит, який містить 60% фракції dфр=2-4мм, 20% хвости (мул) фракції dфр=0,250,3мм, вологістю 13-15% і 20% доломітовий пил Решта Раціональне співвідношення в'яжучого - хвости (мули) крупністю фракції dфр=0,25-0,3мм і вологістю 13-15%, доломітовий пил та подрібненого природного ангідриту крупністю фракції dфр=24мм, є основою нової сполуки, лігно-сульфонатів, твердіючої добавки - алюмокалієвий галун і води в суміші, яка заявлена, забезпечує підтримання стабільних фізико-механічних характеристик. Технологічні переваги нової сполуки полягають у тому, що є можливість суттєво змінити параметри фізико-механічних характеристик суміші, надання сполуці здатності розширюватися під час твердіння, які дозволяють поліпшити технологічні можливості обладнання для транспортування суміші за рахунок підвищення щільності упаковки зерен при раціональному співвідношенні компонентів у суміші. 86150 4 Оптимальна щільність упаковки зерен у сполуці і структурна міцність досягається введенням у сполуку суміші подрібненого природного ангідриту крупністю фракції dфр=2-4мм у кількості не менше 60% по відношенню до в'яжучого - хвости (мули) та доломітовий пил. Заявлена твердіюча суміш відрізняється від відомого введенням нових компонентів: хвостів (мулів) крупністю фракції dфр=0,25-0,5мм і вологістю 13-15% - відходи переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках, лігносульфонатів - «Концентрат сульфіто-дріжджевої бражки» марки КБТ, тверде, яке містить солі лігносульфонових кислот с катіонами лужноземельних металів (кальцію, магнію) або їх суміш, доломітового пилу відходи виробництва при випалі металургійного доломіту і вилучення зі сполуки суміші природного ангідриту крупністю фракції dфр=0-0,25мм, сульфатів натрію і заліза. Введення в сполуку суміші дробленого природного ангідриту нового класу крупності, діаметром фракції рівній d фр=2-4мм, є основою нової сполуки, а заповнення міжфракційного простору хвостами (мулом) крупністю фракції dфр=0,25-0,3мм і вологістю 13-15%, доломітового пилу та зв'язуючий їх водний розчин лігносульфонатів, дозволяє сформувати стабільну суміш високої щільності, пластичності і рухомості під час транспортування по трубопроводах, а введення алюмокалієвого галуна надасть їй значну міцність при твердінні. В результаті змішування наведених компонентів при оптимальному співвідношенні їх у суміші, формується сполука зі стійкими деформаційними і фізико-механічними характеристиками. Поліпшення технологічної безпеки ведення гірничих робіт на глибоких горизонтах шахт і рудників, екологічної безпеки промислово розвинутих регіонів досягається за рахунок використання в суміші хвостів (мулів - відходи переробки вугільного концентрату на збагачувальних фабриках), доломітового пилу (відходи виробництва при випалі металургійного доломіту) і лігносульфонатів (відходи переробки деревини). Для експериментальної перевірки заявленої твердіючої сполуки були приготовані три суміші: одна при нижніх значеннях співвідношень компонентів суміші; друга - при деяких середніх значеннях співвідношень і третя - при верхніх значеннях співвідношень компонентів у суміші. Нижче приведені характеристики розробленої твердіючої суміші, що твердіє які одержані розрахунковим і експериментальним шляхом: Щільність суміші 2055-2096кг/м3 Коефіцієнт внутрішнього тертя 0,20-0,26 Коефіцієнт пластичності 1,20-1,26 Час початку твердіння суміші 0,3-0,4час. Міцність суміші на одноосний стиск 20-25МПА Деформація 1,35-2,5мм Зчеплення 0,5-0,7МПа Тиск набухання 2-3МПа Розроблену твердіючу суміш можна використовувати при механізованій закладці виробленого і закріпного простору, укладки бутових стрічок, формування набійки в шпурових і свердловинних 5 86150 зарядах тощо, в шахтах і рудниках з різними гірничо-геологічними умовами. Джерела інформації: 1. Михайлов В.В. Расширяющиеся и напрягающие цементы и самонапряженные железобетонные конструкции. / Михайлов В.В., Литвер С.Л. М.: Стройиздат, 1974. -312с. 2. Справочник по гражданскому строительству. - К.: Госгортехиздат УССР, 1959. -c. 160-161. Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 3. Невзрывчатое разрушающее средство (НРС-1). - ВНИИСтроит. им. П.П. Будникова. - М.: ПИК ВИНИТИ, 1985. - 4с. 4. А.С. СССР №619681. Е 21 F 15/00. Состав бысторотвердеющей смеси. Пиньковский Г.С. и др., 1978.- БИ №30 (прототип). 5. Сапотницкий С.А. Использование сульфатных щелоков. - М.: Лесная промышленность, 1965. - 123с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601