Технические науки/10. Горное дело

д.т.н. Шапошник Ю.Н., к.т.н. Шапошник С.Н.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет,

Республика Казахстан

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ по

выявлению свойств закладочных смесей НА

РУДНИКАХ ВОСТОЧНОГО КАЗАХСТАНА

Одним из путей развития горнорудных компаний на сегодняшний день является разработка малоотходных и безотходных экологически чистых технологий. Создание замкнутых технологических циклов с комплексным использованием сырья и отходов позволит производить конкурентоспособную продукцию, утилизировать отходы производства и одновременно уменьшить нагрузку на окружающую среду.

В настоящее время на Малеевском руднике Зыряновского ГОК АО «Казцинк» в составе закладочных смесей, приготовляемых на поверхностном бетоно-закладочном комплексе (БЗК), применяется хозпитьевая вода.

Проверками природоохранной деятельности Малеевского рудника отмечено, что с 2002 года содержание веществ группы азота (NO₂ NO₃, NH₄) в технических шахтных водах превышает допустимые нормы в 10 и более раз.

Сравнительные испытания закладочных смесей с хозпитьевой и шахтной водой и использованием химической добавки Рozzolith MR 55 с целью выявления влияния шахтной воды и химических добавок на реологические свойства закладочных смесей и прочностные характеристики закладки были проведены на Малеевском руднике, выявление реологических свойств закладочной смеси в специализированной лаборатории закладочных и строительных работ Риддерского ГОК АО «Казцинк» и определение структуры и химического состава образцов закладки на растровом электронном микроскопе японской фирмы «JEOL» (JSM - 6390LV) с приставкой EDS (энергодисперсионная) фирмы «OXFORD» в региональной университетской лаборатории инженерного профиля «IРГЕТАС» Восточно-Казахстанского государственного технического университета.

С целью уточнения влияния шахтных вод на прочностные характеристики закладочного массива на Малеевском руднике были проведены опытно-промышленные эксперименты.

Для приготовления закладочной смеси использовались следующие компоненты: цемент М-400 - 60 кг/м³; граншлак молотый, класс -0,08 - 120 кг/м³; граншлак молотый, класс +0,08 - 120 кг/м³; пески отвальные + 2,5 - 470 кг/м³; легкая фракция + 2,5 - 705 кг/м³; вода - 460 кг/м³; химические добавки-пластификаторы Pozzolith MR 25 и Pozzolith MR 55.

Вода для затворения вяжущих использовалась различных химических составов (хозпитьевая вода с Хамирского водозабора; вода, выдаваемая из шахты и шахтная очищенная вода на очистных сооружениях Малеевского рудника методом известкования).

Результаты лабораторных исследований образцов-кубов закладочного массива на прочность показали, что в возрасте 28 суток использование шахтной воды в качестве затворителя практически не влияет на прочность закладки. Однако для выявления влияния шахтной воды на прочностные характеристики сформированных закладочных массивов в возрасте 90 и 360 суток и реологические свойства закладочных смесей целесообразно проведение дополнительных лабораторных и опытно-промышленных исследований.

Использование шахтной воды в технологическом процессе приготовления закладки даст возможность снизить негативное влияние горных работ на окружающую среду и получить экономический эффект около 81 тыс. долл. США/год.

В результате проведенных всесторонних лабораторных и опытно-промышленных исследований нами установлены рациональные составы закладочной смеси для условий подземных рудников АО «Казцинк».

Рациональные составы закладочной смеси для условий Малеевского рудника АО «Казцинк»: цемент - цемент М-400 - 55 кг/м³; граншлак молотый, класс - 0,08 - 120 кг/м³; граншлак молотый, класс +0,08 - 120 кг/м³; пески отвальные + 2,5 - 470 кг/м³; легкая фракция + 2,5 - 705 кг/м³; шахтная вода - 440 кг/м³, добавка-пластификатор Pozzolith MR 55 - 1,0 кг/м³.

Рациональные составы закладочной смеси для условий Риддер-Сокольного рудника: цемент - 135 кг/м³, хвосты текущие - 1195 кг/м³, вода - 490 кг/м³, добавка-пластификатор Pozzolith MR 55 - 1,0 кг/м³.

В настоящее время на многих месторождениях полезных ископаемых отработка рудных запасов осуществляется на флангах месторождений за пределами самотечного режима транспортирования закладочной смеси.

Расширение объемов добычи полезных ископаемых и сокращение затрат на закладочные работы за счет исключения дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат на строительство поверхностных БЗК на флангах рудных залежей возможно путем проведения исследований влияния состава закладочной смеси на реологические свойства смеси и прочностные характеристики закладки и разработки рациональных составов закладочных смесей.

Введение добавок-пластификаторов в состав закладочных смесей - один из самых технологичных, гибких, доступных и универсальных способов улучшения всех свойств закладочных смесей и придания им новых, нехарактерных для них свойств, а также снижения трудозатрат, расхода цемента, экономии тепло- и электроэнергии, совершенствования технологии и т. д.

С целью выявления влияния химических добавок на реологические свойства закладочных смесей и прочностные характеристики закладки для условий Риддер-Сокольного рудника РГОК АО «Казцинк» были проведены сравнительные испытания закладочных смесей с химическими добавками Рozzolith MR 25, Рozzolith MR 55, Рozzolith 100 XR в специализированной лаборатории закладочных и строительных работ РГОК АО «Казцинк».

Использование добавки-пластификатора Pozzolith MR 55 в составе закладочной смеси для условий Риддер-Сокольного рудника РГОК АО «Казцинк» (при существующем составе смеси: цемент - 140 кг/м³; текущие хвосты - 1193 кг/м³; вода - 511 кг/м³) дало возможность (в зависимости от дозировки добавки) повысить подвижность смеси в лабораторных условиях на 20% при сохранении или даже улучшении прочностных характеристик закладки, что позволит снизить расход дорогостоящего цемента при приготовлении закладочной смеси (рисунок).

1 - без использования добавок; 2, 3, 4 - с использованием добавок пластификатора, соответственно, Рozzolith MR 25, Рozzolith MR 55 и Рozzolith 100 XR в пределах

Рисунок - Изменение подвижности закладочной смеси при использовании добавок пластификатора

Технико-экономическое сравнение технологических вариантов по совершенствованию технологии закладочных работ на Риддер-Сокольном руднике (I вариант - использование в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов; II вариант - использование шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «Engineering Dobersek GmbH») показало, что наибольший эффект достигается при практической реализации второго варианта (при использовании в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов).