Состав для шахтной перемычки

 

Изобретение относится к технике безопасности в горной промышленности и может быть использовано в шахтах при изоляции выработанного пространства от действующих горных выработок. Сущность изобретения заключается в том, что в состав, содержащий цемент, жидкое стекло, наполнитель и воду, дополнительно введен пенообразователь, а в качестве наполнителя в нем используют флотационную золу тепловых электростанций, содержание компонентов в составе принято в следующем соотношении мас.%: цемент 15 - 25; жидкое стекло 0,5 - 2,0; , флотационная зола тепловых электростанций 40 - 55; пенообразователь 0,5 - 2,0; вода остальное до 100. Состав получают путем механического смешения компонента. Флотационную золу тепловых электростанций смешивают с цементом, а жидкое стекло перемешивают с водой и добавляют при этом пенообразователь, затем водный раствор жидкого стекла и пенообразователя вводят в золоцементную смесь и перемешивают. Приготовленный раствор заливают в опалубку на месте возведения перемычки. Изолирующие перемычки из данного состава могут использоваться в зонах с неустановившимся горным давлением, т.к. состав обеспечивает снижение воздухопроницаемости в 1,7 - 2 раза, обладает полной огестойкостью. За счет пластичных свойств материала срок службы перемычек возрастает в 2 - 3 раза. 1 табл.

Изобретение относится к технике безопасности в горной промышленности и может быть использовано в шахтах при изоляции выработанных пространств от действующих горных выработок.

Известен состав для возведения шахтных изолирующих сооружений и заполнения пустот, включающий, мас. гипс 68 70; едкий натр 0,2 0,4; алюминиевая пудра 0,4 0,8 и вода /авт. св.N 1506142, кл. E21 F 5/00, 1987/. Введение в состав добавок придает ему вспучивающие свойства. В процессе затворения гипсового вяжущего в смесителе происходит интенсивное перешивание раствора гипса с добавками. Они вступают в реакцию между собой и вызывают увеличение объема жидкости массы на 80 110% Основной недостаток известного состава -низкие прочностные свойства, в связи с чем его рекомендуется использовать только в выработках вне зоны влияния очистных работ или для заполнения пустот.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для шахтной перемычки, содержащий,мас. цемент 21 28; жидкое стекло 1 3; уголь 54 58; вода - остальное до 100 /авт.св. N985321, кл. E 21 F 5/00, 1981/. Основным недостактом известного состава является низкая пластичность, в связи с чем срок службы перемычек в зоне неустановившегося горного давления не превышает 1 1,5 года.

Сущность изобретения заключается в том, что в состав для шахтной перемычки, содержащий цемент, наполнитель, жидкое стекло и воду, дополнительно введен пенообразователь, а в качестве наполнителя используют флотационную золу тепловых электростанций. Состав содержит компоненты в следующем количестве, мас.

Цемент 15 25 Жидкое стекло 0,5 2,0 Флотационная зола тепловых электростанций 40 55 Пенообразователь 0,5 2,0 Вода Остальное до 100 Пенообразователь в составе является пластификатором, повышает удобоукладываемость смеси при меньшем волоцементном отношении, снижает плотность массы, повышает ее пластичность и при содержании до 2% не снижает ее прочность.

Флотационная зола представляет собой алюмосиликатные микросферы полные прозрачные сферы диаметром 30 500 мкм с толщиной стенок 0,5 3 мкм или белые шарики из вспученного и застывшего расплава. Сферы заполнены смесью азота и непрореагировавшим в топке котла кислорода. Твердое вещество алюмосиликатных сфер содержит 58 65% оксида кремния, 25 37% оксида алюминия, 1 4% оксида железа, 0,8 2,0% смесь оксидов кальция и магния, 2 - 3% оксидов натрия и калия. Насыпная плотность флотационной золы электростанций составляет 250 450 кг/м³, теплопроводность 0,02 0,07 Вт/мград. Алюмосиликатные микросферы являются легким, негорючим, жаропрочным наполнителем, они нерастворимы в воде, не поддаются сегрегации. Флотационную золу собирают с поверхности золоотвала и очищают от инородных включений и тяжелых фракций, для чего используют отстойники и устройства для классификации. В результате этих операций получают флотационную золу, основная масса которой имеет гранулометрический состав от 10 до 250 мкм. Золу сушат до влажности не более 10% и транспортируют к месту использования. Введение в состав флотационной золы позволяет повысить пластические свойства и за счет этого увеличить в 2,0 3,0 раза срок службы перемычек, возведенных в зонах неустановившегося горного давления. Состав обладает высокой огнестойкостью и позволяет снизить в 1,7 2,0 раза воздухопроницаемость перемычек. Использование легкого наполнителя снижает трудоемкость возведения перемычек в 1,5 2,0 раза по сравнению с перемычками из бетона или углецемента.

Технология приготовления состава для возведения шахтной перемычки заключается в следующем. В первую емкость загружают расчетное количество флотационной золы и цемента и тщательно перемешивают. Во вторую емкость заливают воду и жидкое стекло, перемешивают и в полученный раствор в процессе перемешивания добавляют пенообразователь. Полученный раствор из второй емкости переливают в первую и снова тщательно перемешивают. Приготовление состава можно выполнять в серийных смесителях типа C-868, C-869 и др. Подачу смеси за опалубку осуществляют известными способами и средствами. По данной методике было приготовлено 7 образцов составов, результаты испытаний которых приведены в таблице, одновременно для сравнения были проведены испытания состава по прототипу.

Испытания позволили определить оптимальные пределы содержания компонентов в составе. При содержании цемента менее 15% существенно ухудшаются показатели прочности, а при содержании более 25% при незначительных относительных изменениях прочностных показателей резко возрастает стоимость состава. Жидкое стекло ускоряет рост прочности цементносодержащей массы, однако при содержании менее 0,5% влияние его практически не обнаруживается, а при содержании более 2% снижается пластичность массы. Пределы содержания флотационной золы тепловых электростанций приняты 40 55% по условиям воздухопроницаемости, прочности, пластичности и расхода цемента. Например, при содержании флотационной золы более 55% для поддержания прочности необходимо увеличить содержание цемента, при этом добавка воды уменьшается до 10 11% что ведет к потери смесью однородности и прочности. При содержании флотационной золы менее 40% для поддержания необходимой прочности требуется увеличение содержания цемента, что ведет к увеличению плотности состава и его стоимости при низких показателях пластичности и воздухопроницаемости.

Пенообразователь при содержании 0,505 практически не оказывает влияния на свойства состава, а при содержании более 2% снижает прочность состава. В заявленных пределах пенообразователь улучшает пластичность состава.

Предложенный состав может использоваться при возведении шахтных перемычек в зонах с неустановившимся горным давлением.

Формула изобретения

Состав для шахтной перемычки, включающий цемент, жидкое стекло, наполнитель и воду, отличающийся тем, что в него дополнительно введен пенообразователь, а в качестве наполнителя используют флотационную золу тепловых электростанций при следующем соотношении компонентов, мас.

Цемент 15 25 Жидкое стекло 0,5 2,0 Флотационная зола тепловых электростанций 40 55 Пенообразователь 0,5 2,0
Вода Остальноеи

РИСУНКИ

Рисунок 1