Патент на изобретение №2282724

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2282724 (13) C1
(51) МПК

E21F15/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.12.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2005110766/03, 13.04.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

13.04.2005

(46) Опубликовано: 27.08.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
КАЛМЫКОВ В.Н. и др. Рекомендации по внедрению твердеющей бесцементной закладки на рудниках УГОКа. Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ: материалы международной научно-технической конференции 2003 г. Сибай: МГТУ-БМСК-БГУ, с.109-111. SU 655678 A1, 05.04.1979. SU 1730471 A1, 30.04.1992. SU 648717 A1, 25.02.1979. SU 1242481 A1, 07.07.1986. RU 2077677 C1, 20.04.1997. RU 2103517 C1, 27.01.1998.

Адрес для переписки:

455000, Челябинская обл., г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, патентный отдел, А.А. Астафьевой

(72) Автор(ы):

Калмыков Вячеслав Николаевич (RU),
Белобородов Илья Сергеевич (RU),
Григорьев Владимир Виниаминович (RU),
Сараскин Александр Викторович (RU),
Монтянова Антонина Николаевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (RU)

(54) ЗАКЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке ценных и средней ценности месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Позволяет повысить прочность и трещиностойкость закладочной смеси по всему объему закладочного массива. Смесь содержит негашеную известь, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель, лигносульфонат технический и воду, дополнительно содержит тринатрийфосфат при следующем содержании компонентов, мас.%: негашеная известь 1,61-4,8, молотый гранулированный доменный шлак 10,79-14,4, заполнитель 60,85-62,14, лигносульфонат технический 0,016-0,11, тринатрийфосфат 0,124-0,35, вода остальное. 2 табл.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке ценных и средней ценности месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известна закладочная смесь, включающая негашеную известь, молотый гранулированный шлак, заполнитель и воду, взятые в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Негашеная известь 2,85-3,8
Молотый гранулированный шлак 15,23-16,19
Заполнитель 52,38-57,14
Вода Остальное

(см. авт. св. СССР №173471, Е 21 F 15/00).

При достаточно высоких прочностных свойствах смесь имеет низкую трещиностойкость за счет высокого разогрева центра закладочного массива (40-70°С), что вызывает неравномерные объемные температурные напряжения во время твердения смеси, приводящие к появлению трещин.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является закладочная смесь, содержащая негашеную известь, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель, лигносульфонат технический и воду, взятые в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Негашеная известь 2,1-7,89
Молотый гранулированный доменный шлак 10,52-21,05
Заполнитель 48,94-63,15
Лигносульфонат технический 0,02-0,15
Вода Остальное

Недостатками данной смеси являются невысокая прочность и низкая трещиностойкость за счет высокой температуры, возникающей в центре возводимого закладочного массива, что вызывает неравномерные объемные температурные напряжения во время твердения смеси, приводящие к образованию трещин по периферии массива. Это происходит за счет того, что лигносульфонат технический, увеличивая адсорбцию продуктов гидратации, дополнительно замедляет скорость гашения извести, что в дальнейшем приводит к неравномерному разогреву массива от центра к периферии и увеличению трещин.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в одновременном повышении прочности и трещиностойкости закладочной смеси по всему объему закладочного массива.

Поставленная задача решается тем, что известная закладочная смесь, содержащая негашеную известь, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель, лигносульфонат технический и воду, согласно изобретению дополнительно содержит тринатрийфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Негашеная известь 1,61-4,8
Молотый гранулированный доменный шлак 10,79-14,4
Заполнитель 60,85-62,14
Лигносульфонат технический 0,016-0,11
Тринатрийфосфат 0,124-0,35
Вода Остальное

Тринатрийфосфат (Na2PO4

В заявляемой закладочной смеси тринатрийфосфат проявляет вышеуказанное техническое свойство. Однако наравне с известным свойством тринатрийфосфат в заявляемой закладочной смеси проявляет комплекс новых технических свойств, заключающихся: во-первых, в гашении растворимости негашеной извести, что способствует снижению температуры разогрева смеси по всему объему закладочного массива, это приводит к равномерному распределению объемных деформаций в закладочном массиве при наборе прочности; во-вторых, тринатрийфосфат при гидратации с молотым гранулированным доменным шлаком способствует значительному увеличению содержания эттрингита в закладочной смеси, что не только активизирует компоненты смеси, но и ускоряет сроки твердения последней; в-третьих, тринатрийфосфат в заявляемой закладочной смеси уменьшает адсорбцию лигносульфоната технического на продукты гидратации, что способствует увеличению прочности межчастичных контактов, что также повышает прочность и трещиностойкость массива. За счет образования кристаллов имеющих игольчатую морфологию дополнительно повышается армирование массива, в результате чего увеличивается прочность и трещиностойкость последнего.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемая закладочная смесь явным образом не следует из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявляемую закладочную смесь готовят следующим образом. Предварительно в шаровой мельнице совместно измельчают до крупности 40-70% класса – 0,074 мм негашеную известь, гранулированный доменный шлак и заполнитель с добавкой тринатрийфосфата. В заявляемой закладочной смеси в качестве заполнителя может быть использован любой молотый минеральный материал, например молотый диабаз. Затем в полученную смесь добавляют лигносульфонат технический, предварительно растворенный в воде. Все указанные выше компоненты закладочной смеси берут в заявляемом количестве. Полученную смесь перемешивают до однородной консистенции, после чего закладочная смесь готова к использованию.

Для обоснования преимуществ заявляемой закладочной смеси по сравнению с прототипом, а также для обоснования количественного содержания ингредиентов в заявляемой смеси в лабораторных условиях было приготовлено и испытано шесть составов закладочной смеси: составы №1-3 взяты с заявляемым содержанием ингредиентов; состав №4 – с содержанием компонентов, выходящих за минимальное значение; состав №5 – с содержанием ингредиентов, выходящим за максимальное значение; состав №6 взят по прототипу. Составы закладочных смесей приведены в табл.1.

В качестве заполнителя был использован молотый диабаз крупности 0-5 мм с содержанием класса – 0,074 мм 40%.

Таблица 1
Составы Содержание компонентов смеси, мас.%
Негашеная известь Молотый гранулированный доменный шлак Заполнитель Лигносульфонат технический Тринатрий-фосфат Вода
№1 1,61 10,79 60,85 0,016 0,124 26,61
№2 3 12,82 61,64 0,03 0,21 22,3
№3 4,8 14,40 62,14 0,11 0,35 18,2
№4 1,13 10,59 60,31 0,012 0,028 27,93
№5 5,71 15,23 62,23 0,12 0,48 16,23
№6 прототип 4,8 14,40 62,18 0,04 18,58

Для испытаний готовили образцы размером 10×10×10 см. Температура смеси измерялась при помощи стандартного термометра. Образцы после затвердевания выдерживали под слоем влажных опилок. Испытания образцов №1-6 на механическую прочность осуществляли гидравлическим прессом через 7, 14, 28, 90 и 180 дней, в соответствии с ГОСТ 310.4-81. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Таблица 2
Составы Характеристика закладочной смеси
Прочность образцов на сжатие (МПа) в возрасте, сут Осадка конуса Строй-ЦНИЛа, см Температура смеси (°С) после затворения, мин Прочность образцов на разрыв (МПа) в возрасте, сут
7 14 28 90 180 10 30 90 180
№1 0,7 2,15 3,0 4,23 4,9 11,5 20 22 19 0,735
№2 1,0 2,53 3,3 4,71 5,35 12 23 27 24 0,850
№3 1,2 2,71 3,41 5,12 5,57 11,5 31 37 33 0,919
№4 0,4 1,23 1,67 2,49 2,85 11,5 18 19 18 0,485
№5 1,2 2,54 3,53 4,68 5,23 10 35 55 43 0,825
№6 прототип 0,4 1,75 2,15 3,86 4,3 11 32 50 45 0,715

Результаты испытаний, приведенные в табл.2, показали, что заявляемая закладочная смесь (составы №1-3) по сравнению с закладочной смесью (состав №6), взятой за прототип, имеет:

– повышение на 12,2-22,8% прочности на сжатие;

– повышение на 2,72-22,19% прочности на разрыв, что подтверждает высокую трещиностойкость закладочного массива.

Кроме того, у заявляемой закладочной смеси подвижность выше на 4,34-8,33%, чем смеси, взятой за прототип, что приводит к нерасслаиваемости компонентов при транспортировке по трубопроводу и увеличению качества закладочного массива.

Использование закладочных смесей с содержанием компонентов, выходящих за заявляемые пределы, нецелесообразно из-за низкой прочности и трещиностойкости закладочного массива (состав №4), а также за счет высокой температуры и не высокой подвижности смеси (состав №5).

Формула изобретения

Закладочная смесь, содержащая негашеную известь, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель, лигносульфонат технический и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тринатрийфосфат при следующем содержании компонентов, мас.%:

Негашеная известь 1,61-4,8
Молотый гранулированный доменный шлак 10,79-14,4
Заполнитель 60,85-62,14
Лигносульфонат технический 0,016-0,11
Тринатрийфосфат 0,124-0,35
Вода Остальное

Categories: BD_2282000-2282999