Введение 12
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
1.1 Закладка горных выработок в рудниках и шахтах 13
1.2 Закрепление обрушение 15
1.3 Способы возведения закладочных массивов 17
1.4 Выбор смеси для заполнения 23
1.5 Применение золы-уноса в составе цемента и бетона 24
1.6 Зола уноса как основной компонент цемента 26
1.7 Зола-уноса в составе бетона 28
1.8 Характеристика золошлаковых отвалов ТЭС 29
1.9 Технология приготовления закладочной смеси 32
1.10 Применение золы уноса для закладочных работ 38
1.11 Повышение вяжущих свойств золы-уноса ТЭС путем активации 39
2 Цель и задачи выпускной работы 40
3 Экспериментальная часть 41
3.1 Изучение состава ЗШМ 41
3.2 Испытание образцов на прочность 45
4. Результаты и их обсуждение 46
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 52
6. Социальная ответственность 79
Заключение 98
Список публикаций 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 101
Приложение А 106
Приложение Б 121
XXI веке горнодобывающие предприятия столкнулись с проблемой ликвидации выработанного пространства в различных вариантах, так как значительная доля затрат (до 15-25 %) в добыче руды приходится на закладочные работы. Основную закладочную смесь составляет цементо содержащиеся смеси. В настоящее время закладка горных выработок Краснокаменского уранового рудника в основном осуществляется прочными цементными бетонами с песчано-гравийной смесью (ПГС) в качестве наполнителя для несущих стен (перегородок). При этом заполнение образовавшихся «комнат» производится менее прочными закладочными бетонами на основе ПГС с введением золы уноса для сокращения расхода цемента [1]. Альтернативой ПГС для этих менее прочных бетонов является миллионные золошлаковые отвалы (ЗШО) Краснокаменской ТЭС. Также известно, что для бетонов [2] достаточно широко используется золошлаковые смеси тепловых электростанции.
В других странах для закладки подземных выработок также используют ЗШО. В польской угледобывающей промышленности стало обычной практикой все возрастающее использование отходов угольных ТЭС. На это указывает процентное количество отходов ТЭС, используемых в добывающей промышленности, в общем объеме их образования в стране. Например, в 2004 г. использование этих отходов в горных выработках возросло с 88,7 до 92,1 %.
Отвалы занимают большие территории вблизи крупных городов. В засушливое летнее время идёт значительное распыление золы. Поэтому актуальностью задания является ликвидация текущего сброса золо-шлаковых отходов и постепенная переработка лежалых ЗШМ. Использование золошлаковых отвалов в закладочных смесях решает экологическую проблему, так как территория золоотвалов перейдёт в парковую зону вблизи города Краснокаменска и к снижению запыленности воздуха.
На Приаргунской горно-химической комбинате при добыче урановой руды для закладки горных выработок используют бетоны на основе песчаногравийной наполнителя. При этом несущие стены выработок возводят из прочного бетона цементным вяжущим, а при заполнение комнат осуществляют частичную замену цемента золой уноса Краснокаменской ТЭС, работающей на угле и расположенной рядом. Такое применение золы уноса известно и применяется за рубежом (например, в Польше) В то же время шлак, шлаковый песок, зольный остаток шлака и неиспользованная зола уноса гидротранспортом поступает на золоотвал. За многие десятки лет в нём скопились миллионы тоны ЗШО.
Целям данной работы было:
- найти составы закладочных смесей с золоцементным вяжущим с минимальным содержанием цемента, удовлетворявшие требованиям закладки комнат;
- определить возможность введения в золо-цементного смесь шлаковых материалов при соблюдении требований прочности.
При отсутствии свежей золы уноса в работе использовалась лежалая зола уноса, потерявшая свою активность. Для восстановления химической активности и вяжущих свойств лежалая Краснокаменская зола уноса подвергалась механоактивации в лабораторном высокооборотистом измельчителе.
В работе установлено, что состав из 5% цемента марки М400 и 95% золы уноса имеет прочность при раздавливании более 1 МПа и удовлетворяет требованиям предприятия при закладки комнат.
Изучено влияние добавки шлака, шлакового песка и золы гидроудаления (зольный остаток шлака) на прочность бетона с золо-цементном вяжущим. Найдено, что при 5% содержании цемента 50%-ная замена золы уноса золой гидроудаления также обеспечивает требуемую прочность закладки комнат.
Такое же положительный результат получен при 45%-ной замене золы-уноса шлаковым песком и при 20%-ной замене шлаком.
Экономический анализ работы показал, что затраты на её выполнении составляет 214767 руб. При этом основные затраты приходится на зарплату исполнителя и руководителя. Амортизация оборудования обошлась в 20350 руб., сырье и материалы 2279 руб, электроэнергия 880,7 руб.
В разделе «Социальная ответственность» рассмотрена профессиональная безопасность на рабочей месте; она подтверждена анализом и расчетами вредных и опасных факторов. Радиационная безопасность подтверждена свидетельством лаборатории, аккредитованной в сфере радиационного контроля.
