Суміш для забивки шпурових зарядів

Реферат: Винахід належить до твердіючих сумішей, а саме до сполук для формуванні забивки в шпурових і свердловинних зарядах. Суміш для забивки шпурових зарядів містить піщаноглинисту суміш і воду. Додатково введено алюмокалієвий галун, доломітовий пил вологістю 1315 % і лігносульфонати при відповідному співвідношенні компонентів. Винахід поліпшує технологічні властивості, стабільність фізико-механічних характеристик суміші і, як наслідок, скорочення термінів приготування, часу початку твердіння (схоплювання) суміші, підвищення міцності, пластичності та зчеплення з боковими породами. UA 107156 C2 (12) UA 107156 C2 UA 107156 C2 5 Винахід належить до гірничо-видобувної промисловості і може бути використаний для формування шпурових і свердловинних зарядів та ефективного руйнування гірських порід при проходці підготовчих виробок на шахтах та рудниках. Відомі суміші для забивки шпурів на основі піщано-глинистої сполуки при наступному співвідношенні в % по масовій частці [Миндели Э.О., Александров А.В., Демчук П.А. Забойка шпуров. - М.: Недра, 1962. - С. 15-16.]: глина 56,6 пісок 28,4 вода решта. Цей склад має наступні фізико-механічні властивості: 3 щільність ρ, кг/м 1710,0 кут внутрішнього тертя, Квн. 10 15 20 25 30 35 0,53 щеплення, С, МПа 0,032 коефіцієнт Пуассона, ν 0,49 3 модуль Юнга, Е 10 , МПа 0,40. Недоліком відомої суміші для забивки є високий вміст води, присутність якої знижує фізикомеханічні властивості: зчеплення окремих часток між собою і з поверхнею шпурів, свердловин, коефіцієнт внутрішнього тертя. Внаслідок чого запираюча дія забивки погіршується, при цьому знижується час початку вильоту її з шпуру, що призводить до передчасного витікання продуктів детонації (ПД) від вибуху заряду вибухової речовини (ВР) і зниження ефективності вибухового руйнування гірських порід при проведенні гірських виробок в шахтах. Найбільш близьким технічним рішенням є склад забивки для шпурових зарядів ВР для руйнування гірських порід в підготовчих виробках при їх проведенні з наступним вмістом компонентів [АС № 1059995 СССР, МКВ7 F42D 1/08. Состав забойки для шпуровых зарядов], в мас. %: піщано-глиниста суміш 60-65 мочевино-формальдегідна 19-13 смола щавлева кислота 1-2 вода решта. Цей склад має наступні фізико-механічні властивості: 3 щільність ρ, кг/м 1810,0 кут внутрішнього тертя, Квн. 0,43 щеплення, С, МПа 0,022 коефіцієнт Пуассона, ν 0,3 3 модуль Юнга, Е 10 , МПа 0,34 межа міцності Р, МПа 0,50. Недоліками відомого складу для забивки шпурів є використання в неї хімічно шкідливих і коштовних компонентів - мочевино-формальдегідної смоли і щавлевої кислоти. Крім того, цей склад має невисокі фізико-механічні характеристики такі, як зчеплення і кут внутрішнього тертя, що дуже важливо при веденні вибухових робіт в забої виробки шахт небезпечних по газу і вугільному пилу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення складу суміші для забивки шпурових і свердловинних зарядів введенням нових інгредієнтів та їх співвідношення досягається поліпшення 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, а також зниженню вартості на виготовлення суміші і зменшення токсичних викидів в навколишнє середовище утилізацією відходів гірничорудного виробництва та підвищенню рівня технологічної безпеки. Поставлена задача вирішується тим, що в суміш для забивки шпурових і свердловинних зарядів, яка містить піщано-глинисту суміш і воду, згідно винаходу, в її введено алюмокалієвий галун, доломітовий пил вологістю 13-15 % і лігносульфонати при такому співвідношенні компонентів, в мас. % піщано-глиниста суміш 50-45 доломітовий пил 17-20 лігносульфонати 12-15 алюмокалієвий галун 6-3 вода решта. Раціональне співвідношення піщано-глинистої суміші, в'яжучого - доломітового пилу вологістю 13-15 % та лігносульфонатів, твердіючої добавки - алюмокалієвого галуна, води в 1 UA 107156 C2 5 суміші, яка заявляється, забезпечує підвищення стабільності фізико-механічних характеристик (див. табл.). Для експериментальної перевірки заявленого складу 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, які одержані розрахунковим і експериментальним шляхом. Таблиця Фізико-механічні характеристики розробленої суміші для забивки шпурів Найменування показників Щільність ρ, Коефіцієнт внутрішнього тертя, Квн Зчеплення, С Коефіцієнт Пуассона, ν 3 Модуль Юнга, Е 10 , Міцність суміші на одновісний тиск Р, Тиск набухання на контакті "суміш поверхня шпуру" 10 15 20 25 30 35 40 Одиниці виміру 3 кг/м МПа МПа МПа МПа Значення показників 2150,0 0,53 0,035 0,35 2,34 10-15 5-10 Технологічні переваги нової сполуки полягають у тому, що є можливість суттєво покращити параметри фізико-механічних характеристик суміші, надання сполуці здатності розширюватися при твердінні, які дозволяють поліпшити технологічні можливості обладнання із транспортування суміші за рахунок збільшення щільності упаковки зерен при раціональному співвідношенні компонентів у суміші. Оптимальна щільність і структурна міцність досягається введенням у суміш нових інгредієнтів - доломітового пилу вологістю 13-15 % та лігносульфонатів, твердіючої добавки алюмокалієвого галуна в кількості не менше ніж 30-35 % по відношенню до піщано-глинистої суміші. Заявлена суміш для забивки шпурів відрізняється від відомого складу введенням нових інгредієнтів: доломітовий пил вологістю 13-15 % - відходи виробництва при випалі металургійного доломіту - в'яжучого, лігносульфонатів - "Концентрат сульфіто-дріжджової бражки" марки КБТ, тверде - відходи переробки деревини, які містять солі лігносульфонових кислот з катіонами лужноземельних металів (кальцію, магнію) або їх суміші [Сапотницкий С.А. Использование сульфатных щелоков. - М.: Лесная промышленность, 1965.-123 с.], твердіючої добавки - алюмокалієвого галуна і вилученням мочевино-формальдегідної смоли і щавлевої кислоти. Присутність у суміші доломітового пилу вологістю 13-15 % - в'яжучого, є основою формування нової сполуки, а заповнення між частками піщано-глинистої суміші доломітового пилу та зв'язуючого - водний розчин лігносульфонатів, дозволяє сформувати стабільну суміш, високої щільності, пластичності та рухомості при транспортуванні як по трубопроводам, так і по робочим поверхням обладнання для формування суміші в шпурах чи свердловинах, а введення алюмокалієвого галуна надасть їй значну міцність під час твердіння. В результаті змішування наведених компонентів при оптимальному співвідношенні їх у суміші, формується сполука зі стійкими деформаційними і фізико-механічними характеристиками. Покращення технологічної безпеки ведення гірничих робіт на глибоких горизонтах шахт і рудників, екологічної безпеки промислово розвинутих регіонів достягається за рахунок використання в сполуці доломітового пилу - відходи виробництва при випалі металургійного доломіту і лігносульфонатів - відходи переробки деревини. Розроблену суміш можна використовувати для забивки шпурових і свердловинних зарядів, а також для механізованої закладки виробленого і закріпного простору, укладання бутових смуг в шахтах і рудниках з різними гірничо-геологічними умовами. 2 UA 107156 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Суміш для забивки шпурових зарядів, яка містить піщано-глинисту суміш і воду, яка відрізняється тим, що до її складу введено алюмокалієвий галун, доломітовий пил вологістю 13-15 % і лігносульфонати, при такому співвідношенні компонентів, в мас. %: піщано-глиниста суміш 50-45 доломітовий пил 17-20 лігносульфонати 12-15 алюмокалієвий галун 6-3 вода решта. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3