Обґрунтування ресурсозберігаючих рецептур тампонажно-закладних суспензій на основі шлакових відходів для ліквідації техногенних пустот

Abstract

У дисертації на основі вперше встановлених закономірностей реологічних і структурномеханічних процесів у дисперсних суспензіях на базі шлакових відходів вирішена актуальна науково-технічна задача по обґрунтуванню ресур-созберігаючих рецептур тампонажно-закладних сумішей на основі доменних шлаків і золошлаків вологого видалення. На основі експериментальних досліджень доведено, що шлакоглинисті суміші за реологічними властивостями є в’язкопластичними суспензіями, глиниста добавка до шлакової суспензії адсорбційно зв’язує воду та впливає лише на кінетику твердіння суміші. Встановлена степенева закономірність кінетики структуроутворення для шлакоглинистих суспензій на базі доменного шлаку з питомою поверхнею частинок 4000 см2/г та 10% добавкою бентонітової глини. Вперше розроблені безцементні тампонажні суспензії. Експериментально виявлена нелінійна залежність набору пластичної міцності закладної суспензії на базі золошлаків вологого видалення щільністю 1480 кг/м3 з добавкою глини та цементу, що дозволило отримати міцність су-міші 2 МПа з нульовою усадкою. Вдосконалено методику проектування параметрів шлакоглинистих тампонажно-закладних сумішей. Проведено дослідно-промислові роботи по лікві-дації похилого ствола шлакоглинистими суспензіями, доведена економічна ефективність їх використання.

В диссертации на основе впервые установленных закономерностей реологических и структурномеханичних процессов в дисперсных суспензиях на базе шлаковых отходов решена актуальная научно-техническая задача по обоснованию ресурсосберегающих рецептур тампонажно-закладочных смесей на основе доменных шлаков и золошлаков влажного удаления. На основе экспериментальных исследований доказано, что оптимальная дисперсность доменного шлака 4000 см2/г положительно воздействует только на конечную прочность смеси, применение гранулированного шлака в качестве заполнителя в водной суспензии молотого шлака позволяет получить прочность закладочной смеси до 16 МПа. Шлакоглинистые смеси по реологическим свойствам являются вязкопластичными суспензиями, глинистая добавка к шлаковой суспензии адсорбционно связывает воду и влияет только на кинетику твердения смеси. Установлена степенная закономерность кинетики структурообразования для шлакоглинистих суспензий на базе доменного шлака с 10% добавкой бен-тонитовой глины, что соответствует закону твердения дисперсных систем. Впервые разработаны бесцементные тампонажные суспензии на основе отваль-ных шлаков пригодные для ликвидации подземных пустот. Экспериментально установлена нелинейная зависимость набора пластиче-ской прочности закладочной смеси на базе золошлаков влажного удаления плотностью 1480 кг/м3 с добавкой глины и цемента до 60 кг/м3, что позволило получить прочность смеси 2 МПа с нулевой усадкой. Высококонцентрированные суспензии (до 60%) обладают вязкопластичными свойствами и могут прокачиваться по трубам при удельных потерях напора 0,25 МПа/км. Усовершенствована методика проектирования параметров шлакоглинистых тампонажно-закладочных смесей. Проведены опытно-промышленные работы по ликвидации наклонного ствола шлакоглинистыми суспензиями, доказана экономическая эффективность их использования.

On the basis of the first established regularities of rheological and structural me-chanical processes in dispersed suspensions based on slag wastes it had been solved the urgent scientific and technical problem for the explanation of resource-saving rec-ipes of tamping-backfill mixtures based on blast-furnace slags and ash-slags by damp removal in the thesis. On the basis of experimental researches it had been proved that the slag-clay mix-tures by the rheological properties are ductile-plastic suspensions, clay supplement to slag suspension adsorptional binds a water and affects on a kinetics of solidification mixture only. It had been established a power regularity the kinetics of structuring for slag-clay suspensions based on blast-furnace slag with a specific surface area of par-ticles of 4000 cm2/g and 10% additive of bentonite clay. For the first time it had been developed the cement-free and tamping suspensions. It had been experimentally revealed nonlinear dependence of set of plastic strength back-fill mixture based on ash-slag damp removal by the density of 1480 kg/m3 with the addition of clay and cement, which allowed to obtain a mixture of 2 MPa strength of a zero shrinkage. It had been improved methods of design the parameters for slag-clay tamping-backfill mixtures. An experimental-industrial works to eliminate of slope trunk by slag-clay suspensions were done, it was proved an economic efficiency of their use.