ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………. 6
1 ОБЗОР НАУЧНОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………….. 13
1.1 Опыт разработки месторождений с твердеющей закладкой, требования
к твердеющим закладкам……………………………………………………………13
1.2 Практическое применение составов твердеющей закладки……………….. 20
1.2.1 Составы с цементной вяжущей добавкой……………………………….20
1.2.2 Составы со шлаковой вяжущей добавкой……………………………… 26
1.2.3 Составы химического закрепления массива…………………………….28
1.2.4 Многокомпонентные составы твердеющих закладок………………. 30
1.3 Материалы для приготовления твердеющих закладок……………………... 32
1.4 Влияние заполнителей на физико-механические характеристики
закладочных смесей……………………………………………………………….. 36
1.5 Технологические требования при создании закладочного массива
в горных выработках…………………………………………………………….. 39
1.6 Выводы по главе 1…………………………………………………………… 42
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ…………………………………………………………………. 45
2.1 Характеристика применяемых материалов…………………………………. 45
2.2 Оборудование и методы исследований……………………………………... 49
3 ПОЛУЧЕНИЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ……………………55
3.1 Получение вяжущих композиций в вихревой струйной мельнице
для гранулированных заполнителей………………………………………………. 55
3.2 Разработка гранулированных заполнителей на различных вяжущих
композициях и фракциях песка……………………………………………………. 58
3.2.1 Получение гранулированных заполнителей и их испытание…………. 58
3.2.2 Влияние фракции заполнителя и расхода портландцемента на
физико-механические свойства гранулированного заполнителя………………… 62
3.2.3 Влияние фракции заполнителя и расхода вяжущей композиции
(ВК-1) на физико-механические свойства гранулированного заполнителя………65
2
3.2.4 Влияние фракции заполнителя и расхода вяжущей композиции
(ВК-2) на физико-механические свойства гранулированного заполнителя………68
3.2.5 Влияние фракции заполнителя и расхода вяжущей композиции
(ВК-3) на физико-механические свойства гранулированного заполнителя………70
3.2.6 Изучение микроструктуры гранулированных заполнителей, полученных на различных вяжущих композициях и фракциях песка……………………. 73
3.3 Построение и анализ математических моделей гранулированных
заполнителей……………………………………………………………………….. 82
3.4 Выводы по главе 3…………………………………………………………….91
4 ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ
ПОМОЛЬНЫХ АГРЕГАТАХ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ…………………... 93
4.1 Получение композиционных вяжущих в различных помольных агрегатах…. 93
4.1.1 Дисперсные характеристики композиционных вяжущих……………... 93
4.1.2 Особенности формирования шлаковых частиц при помоле и их
микроструктура……………………………………………………………………. 99
4.2 Основные характеристики композиционных вяжущих, полученных
в различных помольных агрегатах………………………………………………….102
4.3 Рентгенофазовый анализ гидратированных композиционных вяжущих……..107
4.4 Микроструктуры композиционных вяжущих, полученных в различных
помольных агрегатах……………………………………………………………….. 114
4.4.1 Микроструктура гидратированных композиционных вяжущих,
полученных в вибрационной мельнице МВ-20……………………………… 114
4.4.2 Микроструктура гидратированных композиционных вяжущих,
полученных в вихревой струйной мельнице ВСМ-01……………………………. 115
4.4.3 Микроструктура гидратированных композиционных вяжущих,
полученных в роторной шаровой мельнице РШМ-60-7………………………….. 117
4.5 Выводы по главе 4…………………………………………………………….118
5 РАЗРАБОТКА ЗАКЛАДОЧНЫХ ТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ,
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ….. 121
5.1 Разработка компонентных составов закладочных смесей…………………..121
3
5.2 Исследование процессов гидратации закладочных смесей рентгенофазовым и дифференциальным квазиизотермическим методами……………………...125
5.3 Микроструктура гидратированных закладочных смесей……...……….…... 133
5.4 Разработка технологии изготовления закладочных смесей…………….. 136
5.5 Разработка нормативно-технической документации и промышленная
апробация…………………………………………………………………………… 140
5.6 Обоснование экономической целесообразности выпуска и применения
закладочных смесей…………………………………………………………………141
5.7 Проведение натурных испытаний на контрольном участке
ООО «Стройтехнология»…………………………………………………………144
5.8 Выводы по главе 5…………………………………………………………….146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...150
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ…………………...153
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………….. 156
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………….. 179
Приложение А. «Рабочая матрица» для составов гранулированных заполнителей
на основе песков фракций ≤0,16 мм, ≤0,315 мм, ≤0,63 мм…………………………... 180
Приложение Б. «Матрицы планирования» для составов гранулированных
заполнителей на основе песков фракций ≤0,16 мм, ≤0,315 мм, ≤0,63 мм………... 182
Приложение В. Данные прочностных показателей в матричной форме для
проведения планирования эксперимента…………………………………………...184
Приложение Г. Результаты уравнений регрессии………………………………….185
Приложение Д. Оптимизация математической модели…………………………....186
Приложение Е. Акт о выпуске полупромышленной партии гранулированных
заполнителей с использованием портландцемента и кварцевого песка
фракций ≤0,63 мм……………………………………………………………………189
Приложение Ж. Акт о выпуске полупромышленной партии композиционных
вяжущих с использованием портландцемента и шлака доменного
гранулированного ПАО «Северсталь»……………………………………………. 190
4
Приложение И. Акт о выпуске полупромышленной партии закладочных смесей
с использованием композиционных вяжущих, гранулированных заполнителей и
шлака доменного гранулированного ПАО «Северсталь»……………......................191
Приложение К. Технические условия «Гранулированные заполнители на основе
кварцевого песка и портландцемента»…………………………………………….. 192
Приложение Л. Технические условия «Композиционные вяжущие для
закладочных смесей»……………………………………………………………….. 193
Приложение М. Технические условия «Закладочные смеси»…………….............. 194
Приложение Н. Технологический регламент производства гранулированных
заполнителей на основе кварцевого песка и портландцемента……………………195
Приложение П. Технологический регламент производства композиционных
вяжущих для закладочных смесей…………………………………………………. 196
Приложение Р. Технологический регламент производства закладочных смесей...197
Приложение С. Выписка из протокола заседания научно-технического совета
открытого акционерного общества «Всероссийский научно-исследовательский
институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите
инженер-ных сооружений от обводнения, специальным горным работам,
геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу»
№4 от 27 октяб-ря 2023 года……………………………………………………….. 198
Приложение Т. Справка о внедрении результатов научно-исследовательской
работы в учебный процесс…………………………………………………………..200
Приложение У. Патент РФ на изобретение № 2022110127/03(021274)
«Гранулированный заполнитель для бетонной смеси, состав бетонной смеси для
получения бетонных строительных изделий, бетонное строительное изделие»…… 201
