Способ закладки выработанного пространства

)5 Е 21 Е 15/00 ИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕНИО РС КОМУ СВИДЕТЕЛ Ь СТВУ К орной промзработке позакладкой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Джезказганский научно-исследовательский институт цветной металлургии (72) Р. Б. Юн, И. Д, Кондоов и В, Д. Лаврик (53) 622,273.21(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1089278, кл. Е 21 Р 15/00, 1984.Гранхольм И, С, Разработка месторождений с закладкой. М.: Мир, 1987, с. 141- 142,(54) СПОСОБ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА(57) Изобретение относится к гсти и м.б, использовано при ралезных ископаемых с Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства,Известен способ закладки при разработке месторождений полезных ископаемых во флексурных зонах, когда закладку нижней и дозакладку верхней частей выработанного пространства камер осуществляют одновременной подачей твердеющего материала и сухой породы. а между этими участками - подачей сухой породы,Недостаток данного способа заключается в том, что при смешивании закладочного раствора и инертного заполнителя в камере при их совместной подаче происходит изменение реологических характеристик образованной таким образом смеси, т.е, увеличивается вязкость и начальный мовыработанного пространства. Цель изобоетения - повышение несущей способности искусственного массива эа счет улучшения его качества, Для.этого производят подачу твердеющего раствора и сыпучего материала (СМ) в выработанное пространство. При этом из СМ образуют насыпные конуса, а в эоны, примыкающие к основаниям конусов, подают твердеющий раствор и пропитывают им СМ со скоростью, определяемой из установленной зависимости. Благодаря сохранению определенного соотношения в интенсивности подачи раствора и СМ позволяют создавать одновременно зоны погружения и пропитки СМ, причем площади наиболее прочных зон погружения превышают площади зон пропитки. 4 ил,дуль сдвига, а также увеличивается плотность и диаметр частиц смеси, что приводит к росту критической скорости и существенному уменьшению скорости ее движения в центральной части, состоящей из сухой породы, и в результате происходит закупорка поровых каналов и образование зоны несвязанного сыпучего материала, а это приводит к ухудшению качества закладочного массиваи снижению его несущей способности.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ закладки выработок, включающий раздельную подачу инертного заполнителя в середину выработки до образования конуса и закладочного раствора по периметру выработки, причем поток инертного заполнителя перед его подачей делят на две части (мелкую и крупную фракции), при этом частьиэ крупной фракции смешивают с закладочным раствором и подают послойно по периметру одновременно с подачей другой части заполнителя из мелкой фракции в середину выработки.Однако при образовании реологической смеси из крупного инертного заполнителя и закладочного раствора роисходит одновременный рост плотности,вяэкости и начальнОго модуля сдвига, что приводит к резкому увеличению критической скорости, ниже предела которой будет наблюдаться осаждение частиц реологической смеси в центральной части инертного заполнителя на небольшом расстоянии от периферии.Так как скорость движения реологической смеси низкая, то в каналах пор центральной части происходит интенсивное осаждение частиц заполнителя и закупорка пор каналов, вследствие чего прекращается процесс движения смеси в середину выработки и в результате ухудшается качество закладочного массива и снижается его несущая способность.Цель изобретения - повышение несущей способности искусственного массива за счет улучшения его качества.Поставленная цель достигается тем, что в ( эвестноМ способе закладки выработанного пространства, включающем проходку выработок, одновременную подачу твердеющего и сыпучего материала с образованием конусов, твердеющий раствор подают в эоны, примыкающие к основаниям конусов иэ сыпучего материала, которые формируют над уровнем твердеющего раствора, а скорость движения последней определяют из выражения2 н 1 4 тг ".1а Роло.ЗГ, 2 н 1Ла= - ) О)(соью2%у фГр.- -,.)-- .)3- -"и гнАР ( 4 л- (а"-у)а-у),немн а р 4 а,флгде а - средний диаметр пор сыпучего материала;и -коэффициент динамической вязкости твердеющего раствора;р - объемный вес твердеющего раствора;1 - время прохождения процесса; то - начальный модуль сдвига реологического раствораР - гидростатический напор раствора; х, у - координаты движущегося фронта 5 раствора в капилляре;ао - размер зоны структурного теченияраствора.Совокупность отличительных признаков позволяет обеспечить наполнение за кладочного массива по всей его высоте изаданной площади за счет одновременного осуществления как погружения сыпучего материала в зонах, примыкающих к основаниям конусов, так и пропитки сыпучего на полнителя практически по всей высотеэакладываемой выработки, улучшая качество закладочного массива.Кроме того, формирование конусов изсыпучего материала над уровнем твердею щей смеси позволяет при дальнейшей подаче неоднородного материала произвести дифференцирование его по лассам на мелкую и крупную составляющие, Ввиду низкой кинетической энергии первая идет на нара щивание высоты конуса, а другая,имея значительный энергетический потенциал, скатывается к основанию и.погружается в твердеющий раствор.При движении твердеющей смеси со З 0 скоростью, определенной иэ выражения:О=Х.4 ю 8 - у- Елу олР(2 н) - д)о 2 л 1 л 4 о лл/ГМла ал- ( - Р а - Я л )-то(Раол) осло айлао) 4 л у Р аз ро3- (а -у )9 а-у) еолн а (ила 10 где з - средний диаметр пор сыпучего материала;,д - коэффициент динамической вязко 45 сти твердеющего раствора;р- плотность раствора;.т - время прохождения процесса;то в начальный модуль сдвига реологического раствора;50 Р - гидростатический напор раствора;х, у - коэффициенты движущегося фронта раствора в капилляре;ао - размер зоны структурного теченияраствора,55 улучшается прохождение смеси по каналампор сыпучего материала и его пропитка и,тем самым, улучшается качество и повышается несущая способность эакладываемогомассива,ной специальной вы рабртке. 25 30 35 40 странство между их основаниями. 45По.предлагаемой технологии подачи закладочных материалов в камере происходят следующие процессы.Сыпучий материал по боковой поверхности насыпи 9, от вершины до основания, 50 дифФеренцируется на крупную и мелкую фракции, причем, скатываясь, первая погружается в твердеющий раствор за контуром основания насыпи. На фиг. 1 показана схема закладки камеры со смыкающимися зонами погружения сыпучего нэполнителя; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - . схемаобразования закладочного массива в вертикальном разрезе; на фиг. 4 - разрез б-Б нафиг. 3,Способ закладки выработанного про. странства осуществляют следующим образом,Выше закладываемой камеры 1 на безопасном расстоянии нэд ней или над целиком соседней вторичной камеры проходятзакладочный штрек 2. Из него проходят выработки или скважины 3 для подачи сыпучего материала и скважины 4 длятвердеющего раствора, При этом твердеющий раствор доставляют от места приготовления известными способами, например по трубопроводам, а сыпучий материал, например, самоходным транспортом, силой собственного веса или взрыва при получении его путем отбойки породы в кровле закладываемой выработки или в вышерасположенПредпочтительным является наличие минимума мелких фракций (менее 5 мм в диаметре) в сыпучем материале для увеличения глубины и полноты его пропитки, Камера изолируется перемычками 5, В начальной стадии закладки из сыпучего заполнителя б выше уровня 7 твердеющего раствора 8 образуют конусные в поперечном разрезе и различные по форме в плане насыпи 9, окруженные со всех сторон жидким твердеющим раствором. Высоту этих насыпей в процессе закладки поддерживают на уровне Ь1 1 Ср, где Ь-глубина пропитки,ругол естественного откоса сыпучего материала. Для этого интенсивность подачи твердеющего раствора и сыпучего заполнителя сохраняют в определенном соотношении. Сыпучий материал подают на вершины 10 насыпей 9; а твердеющий раствор 8 в проТвердеющий раствор ниже основания насыпи проходит по каналам пор сыпучего материала, Для полной его пропитки размер основания насыпи не должен превышать величины 4 - длины зоны пропитки,5 10 15высота насыпи ограничена Ь1.Яро, где уъ- угол естественного откоса сыпучего материала, а скорость движения твердеющего раствора удовлетворяет соотношениюфф .2 лф 1 , 1 О= Ап ые-у-Яму аиР(2 о 1) -1 исО о р а/ф 1 фй ;.Е Г, г"1,о 1 0 112 22- РцР. -гг,.),Р,-г )1 щ.с-ю1 О -у )- -Га-ц),если а иса,4 ц Ргде а - средний диаметр пор сыпучего материала;р - коэффициент динамической. вязкости твердеющего раствора;р - объемный вес твердеющего раствора;.1 - время прохождения процесса го - начальный модуль сдвига реологического раствора;Р - гидростэтический напор раствора; х, у - координаты движущегося фронта раствора в капилляре;: ао- размер зоны структурного течения раствора.В результате в закладочном массивеобразуются три эоны: зона 11 пропитки сыпучего материала, имеющая форму столба с поперечным сечением, равным основанию насыпи, и располагающаяся непосредстценно под ним; зона 12 погружения загюлнителя, примыкающая к зоне пропитки с внешней стороны и охватывающая ее замкнутым контуром (ио горизонтальному сечению), по форме повторяющим форму основания насыпи; зона 13 твердеющей смеси без заполнителя, примыкающая с внешней стороны к зоне погружения;При приближении вершин конусообразных насыпей к кровле закладываемой выработки подача сыпучего может быть прекращена или продолжена выше кровли при расширении нижней части скважины (выработки) взрывами до необходимого размера, что способствует достижению наибольшей полноты закладки. После Затвердевания закладочного массива и его усадки при необходимости может быть произведена дозакладка,известными способами.В связи с присутствием мелких частиц вяжущего и заполнителя (0.05-0,2 мм) критическая скорость твердеющего раствора, 1709123при которой начнется процесс их осаждения, будет низкой, Из-за отсутствия в растворе крупных абразивных частиц коэффицйент динамической вязкости и.начальный модуль сдвига будут иметь низкие величины. В результате при одной и той же величине гидростатического напора скорость движения твердеющего раствора в каналах пор будет в несколько раз выше, чем в известных, и может быть определена по фсрмуле при следующих характеристиках для примера а = 0,005 м;,и=- 0,015 Па, с; Р =510 Н/м; то=1,2 Па;.во=0,00235 м; Х=О,/ з,И, = - о-у - -а -у) = о 1( е/с;ЮХ Ра(с,8 Г 2 и+1(= - Ц со 6 -2%уДу,о2 о ф 1 Й Фа ИЦа. Лсо 9 27 вд Охр.2 ь+1)фО,ОЦм(си-о о (л При большой величине начальной.скорости твердеющего раствора О -0,041 м/с при данных его характеристиках) будет проис "одить сокращение только времени полной пропитки до центра по горизонтальным сечениям. Положительного, как и отрицательного значения этот факт сам по себе не имеет. возможно такое положение приведет к некоторому повышенному расходу вяжущего.Однако, если для конкретного значения пн = 4 19 фо " 0,75 м будет сохранено, при прочих равных условиях, О = 0,41 м/с, то даже для значения 1 -ефцентральная часть столба из инертного заполнителя будет не- пропитанной и не обеспечит необходимого качества,Следовательно, при соблюдении величин Ь= 0,5 м и О =- 0,41 м/с будет получена наилучшая пропитка породного столба и йолучение высокого качества закладочного массива.Предлагаемый способ закладки позволяет возводить качественные закладочные массивы с большим содержанием инертного заполнителя и довести его до 70, значи, тельно повысив скорость пропитки сыпучего материала,Использование предлагаемого способа 5 позволяет за счет пропитки сыпучего наполнителя по всей высоте эакладываемой выработки улучшить качество закладочного массива и, тем самым, повысить его несущую способностьсоздавая прочные закла дочные массивы с повышенной жесткостьюпо всему обьему или в расчетной его части.Ф о р м у л а и э о б р е.т е н и я Способ закладки выработанного пространства, включающий одновременную 15 подачу твердеющего раствора и сыпучегоматериала с образованием конусов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения несущей способности искусственного массива за счет улучшения его качества, обра эуют конусы из сыпучего материала спогружением части их в твердеющий растеор, который подают и зоны, примыкающие к основаниям конусов, с пропиткой сыпучего материала со скоростью, опреде ляемой из выражения аа ЙОф 1а Фа0=ЕЛсаЕ 2 а ец-(Ь 1)А. Оу саь-" %у Ю)(;а 35 1 - (Р а -й л )-са(Ра-Уал)1 асамоабар - (ол-у)- - а-у),есаа а с у,арл ф где а - средний диаметр межкусковых кана лов заполнителя, м;/( - коэффициент динамической вязкости твердеющего раствора, Па;(о- обьемный вес раствора, кг/м;т - время прохождения процесса, с;45 то - начальный модуль сдвига раствора;Р - гидростатический напор жидкости;х, у - координаты движущегося фронтажидкости в,капилляре;ао - размер эоны структурного течения50 раствора.,Бандура р д р Корректор Э.Лончакова Тираж Подписное Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5