ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ТАШТАГОЛЬСКОГО РУДНИКА

Актуальность работы обусловлена, с одной стороны, необходимостью решения проблемы проседания земной поверхности в районах подземных горных работ, а с другой – размещением значительного количества золошлаковых отходов угольных ТЭЦ и котельных, отходов горнодобывающей и металлургической промышленности. В настоящей работе приведено описание работы закладочного комплекса на Таштагольском руднике АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Представлен типовой состав закладочной смеси, наиболее дорогостоящими компонентами которой являются цемент Топкинского цементного завода и доменный гранулированный шлак, доставляемый с металлургического комбината в г. Новокузнецк. Проведенными исследованиями установлена возможность оптимизации состава закладочной смеси путем замены цемента и гранулированного шлака на золу уноса «Западно-Сибирской ТЭЦ». Подготовку смеси проводили в лабораторной стержневой мельнице с подбором режима измельчения исходных материалов. В экспериментах добивались необходимых значений крупности (не более 5 % остатка на сите № 0,14) и подвижности закладочной смеси путем добавления воды. Подвижность смеси определяли на приборе Суттарда, встряхивающем столике и стандартном конусе. Представлена методика расчета промышленной стержневой мельницы для замены шаровых мельниц, установленных на руднике. Из подготовленной в лабораторных условиях закладочной смеси готовили образцы твердеющей закладки. Результаты исследований образцов твердеющей закладки показали необходимую прочность при времени выдержки в условиях, моделирующих горную выработку, более 90 суток (более 4 МПа), при этом плотность закладочной смеси составила более 2 г/см³ при замене 50 % на золу уноса.

1. Должиков П.Н., Пронский Д.В., Пронская Н.В. Исследования тампонажно-закладочных ресурсо-сберегающих смесей для ликвидации выработан-ного пространства. Известия Тульского государ-ственного университета. Науки о земле. 2023;4:590–598.

2. Кулагина Т.А., Хаглеев П.Е., Кулагин В.А. Техносферная безопасность в теплоэнерге-тике. Топливоподготовка и золошлакоотва-лы. Москва: Русайнс, 2021;408.

3. Газиев У.А., Рахимов Ш.Т. Закладочные смеси с применением отходов горно-металлургического комбината Узбекистана. Современное промышленное и гражданское строительство. 2020;16(3):109–115.

4. Cao H., Gao Q., Zhang X., Guo B. Research progress and development direction of filling cementing materials for filling mining in iron mines of China. Gels. 2022;8;192. https://doi.org/10.3390/gels8030192

5. Хайрутдинов М.М., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Тюляева Ю.С., Хайрутдинов А.М. Бесце-ментные закладочные смеси на основе во-дорастворимых техногенных отходов. Изве-стия Томского политехнического универси-тета. Инжиниринг георесурсов. 2020;331(11)30–36.

6. Волков Е.П., Анушенков А.Н. Разработка технологии закладки горных выработок

7. литыми твердеющими смесями на основе хвостов обогащения. Красноярск: изд. Сиб. федер. ун-та, 2020;176.

8. Волков М.А., Гринюк А.П., Мурко В.И., Хямяляйнен В.А., Баёв Д.А. Подготовка тампонажных растворов на основе зо-лошлаковых отходов при сжигании водо-угольного топлива из угольных шламов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;8:97–104.

9. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-8-0-97-104

10. Хайрутдинов М.М., Кузиев Д.А., Копылов А.Б., Головин К.А. Техногенные отходы в закладочных смесях – путь снижения воз-действия на экологию. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022;1:152–164.

11. Dong Y. Study on the coordinated and com-prehensive utilization of multiple solid waste resources in jinchuan mine filling mining. Bei-jing University of Science and Technology. Beijing, China, 2019.

12. Голик В.И., Дмитрак Ю.В., Габараев О.З., Верни-гор В.В. Эффективность утилизации доступного сырья для изготовления твердеющих закладочных смесей. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020;11-1:85–93.

13. Тюляева Ю.С., Ковалик Т., Рыбак А. Стро-ительно-закладочные смеси на основе тех-ногенных отходов. Технологии бетонов. 2021;2(175):45–51.

14. Стась Г.В., Урумова Ф.М., Небылова Я.Г., Чельдиева З.К. Концепция выбора составов бетонных смесей для подземного строитель-ства при добыче руд. Строительные мате-риалы, оборудование, технологии XXI века. 2020;9-10(260-261):45–50.

15. Shobeiri V., Bennett B., Xie T., Visintin P. Mix design optimization of concrete contain-ing fly ash and slag for global warming poten-tial and cost reduction. Case Studies in Con-struction Materials. 2023;18:e01832.

16. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e01832

17. Перез Л.А., Переа К.Г. Обоснование состава и параметров технологии цементной за-кладки на руднике Cerro lindo, Перу. Физи-ко-технические проблемы разработки по-лезных ископаемых. 2023;4:68–78.

18. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20230408

19. Varshney H. The possibility of replacement of cement by fly ash and glass powder. Interna-tional Journal of Advance Research in Science and Engineering. 2020;07(03):516 – 523. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.17991.73126

20. Liang F., Yang X., Bian Z., Yang H., Gao Q. Experimental study on low cost green filling cementitious material. Min. Res. Dev. 2019;39:16–21.

21. Kinomura K., Ishida T. Enhanced hydration model of fly ash in blended cement and appli-cation of extensive modeling for continuous hydration to pozzolanic micro-pore structures. Cem. Concr. Compos. 2020;114:103733.

22. Murko V., Khyamyalyainen V., Baranova M. Use of ash-and-slag wastes after burning of fi-ne-dispersed coal-washing wastes. E3S Web of Conferences. 2018;41:01042.

23. Giergiczny Z. Fly ash and slag. Silesian Uni-versity of Technology. Gliwice, śląskie, Poland. 2019.

24. Ni W., Li Y., Xu C. Hydration mechanism of all solid waste cementitious materials from slag electric furnace reduction slag. J. Cent. South Univ. 2019;50:2342–2350.