СОСТАВ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к составам для возведения изолирующих сооружений, например, шахтных перемычек в выработках в условиях повышенного горного давления и водопритоков. В составе для возведения изолирующих сооружений, содержащем цемент, летучую золу, наполнитель, пластификатор и воду, летучую золу используют в комплексе цементно-зольного вяжущего в количестве 19-22% от его массы, в качестве пластификатора используют минерально-химическую добавку марки КМХ, а в качестве наполнителя - песок, при этом компоненты приняты в следующем соотношении, мас.%: цементно-зольное вяжущее - 20-25, минерально-химическая добавка марки КМХ - 0,2-0,4, песок - 41-46, вода - остальное до 100. Технический результат - увеличение прочности. 2 табл. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технике безопасности в горной промышленности и может быть использовано в шахтах при изоляции выработанных пространств от действующих горных выработок.

Известен состав для шахтной перемычки, содержащий, мас.%: цемент - 21-28; жидкое стекло (ускоритель схватывания) - 1-3; уголь (наполнитель) - 54-58; вода - остальное до 100%.

Данный состав приведен в описании изобретения к авторскому свидетельству СССР №985321 (кл. E 21 F 5/00, опубликовано в 1981 г.). Основным недостатком известного состава является низкая пластичность, в связи с чем срок службы перемычек в зоне неустановившегося горного давления не превышает одного года.

Известен состав для шахтной перемычки, содержащий цемент, наполнитель, жидкое стекло и воду (патент РФ №2078743, кл. E 21 F 5/00, опубликован в 1997 г., Б.И.№13). Особенностью данного состава является то, что в него дополнительно введен пластификатор - пенообразователь в количестве 0,5-2,0 мас.%, а в качестве наполнителя использована зола тепловых электростанций. Содержание компонентов в составе принято в следующем соотношении мас.%: цемент - 15-25; жидкое стекло - 0,5-2; зола ТЭС - 45-55; пенообразователь - 0,5-2; вода - остальное до 100%.

Состав получают путем отдельного механического смешивания цемента с золой и жидкого стекла с водой и пенообразователем. Затем жидкие и твердые компоненты перемешивают вместе. Изолирующие перемычки из данного состава могут использоваться в зонах с неустановившемся горным давлением, т.к. за счет пластичности материала срок их службы возрастает в 1,5-2 раза.

Основным недостатком известного состава является невысокая плотность, обусловленная введением в качестве пластификатора пенообразователя. Из-за невысокой плотности раствора возможно снижение прочности сооружения в условиях водопритока, что ограничивает область применения известного состава только сухими выработками в зонах с неустановившимся горным давлением. 

Предложен состав для возведения изолирующих сооружений, содержащий цемент, летучую золу, наполнитель, пластификатор и воду.

Отличием предложенного состава является то, что летучую золу используют в комплексе цементно-зольного вяжущего в количестве 19-22 мас.%, от его массы, в качестве пластификатора используют минерально-химическую добавку марки КМХ, а в качестве наполнителя - песок, при этом компоненты состава приняты в соотношении мас.%: цементно-зольное вяжущее - 20-25, песок - 41-46, минерально-химическая добавка марки КМХ - 0,2-0,4, вода остальное до 100%.

Комплексная минерально-химическая добавка марки КМХ, выпускаемая в России по ТУ 5870-003-49938321-981, используется как добавка к строительным растворам для повышения их подвижности и плотности. Основой добавки является аморфный кремнезем. Отличительной особенностью КМХ от известных пластификаторов является улучшение свойств строительных растворов даже при незначительной добавке (на уровне 1-2%) к массе цемента.

Использование цементно-зольного вяжущего (ЦЗВ) позволяет предотвратить его расслаиваемость и обеспечить водоудерживающую способность. Для определения оптимального соотношения цемента и золы в цементно-зольном вяжущем было приготовлено 3 образца составов с добавлением воды до соотношения Т:Ж=1:0,5 (по массе). Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели расслаиваемости и водоудерживающей способности составов 
Состав Расслаиваемость,% Водоудерживающая способность,% 
90% цемента + 10% золы 18 70 
80% цемента + 20% золы 8 92 
70% цемента + 30% золы 2 98 


По данным табл. 1 очевидно, что добавка золы к цементу в количестве 20% обеспечивает расслаиваемость раствора 8% и водоудерживающую способность на уровне 92%. Содержание золы на уровне 19-22% в ЦЗВ является оптимальным, т. к. при этом одновременно соблюдаются требования ГОСТ 28013-89 относительно обоих показателей (не более 10% и не менее 90% соответственно).

По аналогичной схеме были приготовлены три состава с одинаковым соотношением Т:Ж=1:0,5, но с разным соотношением компонентов в твердой части (за счет наполнителя). Одновременно для сравнения были проведены испытания состава по прототипу. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2

Реологические характеристики составов для шахтных перемычек 
Компоненты и показатели Состав по прототипу (п. России №2078743) Образцы составов 
№1 №2 №3 
Компоненты, мас.% 
цемент 25 - - - 
зола летучая (наполнитель) 40 - - - 
цементно-зольное вяжущее - 33 22 17 
песок(наполнитель) - 33 44 50 
минерально-химическая 
добавка марки КМХ - 0,2 0,3 0,4 
стекло жидкое 0,5 - - - 
пенообразователь 0,5 - - - 
вода 34 33,8 33,7 32,6 
Показатели. 
Подвижность по 
стандартному конусу, см 9 6 10 7 
Плотность раствора, г/см3 1,2 2,0 2.1 2,2 
Прочность образцов на 
сжатие, МПа 
через 3 суток 0,8 5,8 4,4 1,1 
7 суток 1,7 12,6 10,7 3,8 
28 суток 7,5 18,4 16,3 10,0 


Из табл. 2 видно, что предлагаемый состав по показателю прочности на сжатие превосходит прототип почти в 2 раза. При этом состав №2, содержащий 44% песка, отвечает требованию подвижности по стандартному конусу (9-11 см), соответствующей предельной деформируемости по СП-82-101-98, при которой обеспечивается перекачиваемость раствора по трубам под давлением 0,2-0,3 МПа. Этому же требованию отвечает состав №2 при изменении содержания песка в пределах 41-46% (определен методом интерполяции).

Предлагаемый состав позволяет возводить шахтные перемычки в условиях повышенного горного давления и значительных водопритоков.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Состав для возведения изолирующих сооружений, содержащий цемент, летучую золу, наполнитель, пластификатор и воду, отличающийся тем, что летучую золу используют в комплексе цементно-зольного вяжущего в количестве 19-22% от его массы, в качестве пластификатора используют минерально-химическую добавку марки КМХ, а в качестве наполнителя - песок, при этом компоненты приняты в следующем соотношении, мас.%:

Цементно-зольное вяжущее 20-25

Минерально-химическая добавка марки КМХ 0,2-0,4

Песок 41-46 

Вода Остальное до 100