RU2832474C1

RU2832474C1 - Composition for preparing stemming material for insulating explosive charge

Info

Publication number: RU2832474C1
Application number: RU2023132191A
Authority: RU
Inventors: Никита Владимирович Орлов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МСТ ИнноТех"
Filing date: 2023-12-07
Publication date: 2024-12-24

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to blasting operations in mining industry with closed mining method. Composition for preparation of stemming material for insulation of explosive charge contains, wt.%: aggregate 40-50; cement 40-50; polycarboxylate superplasticiser 0.1-0.3; ash-slag material 2-10; cellulose ether 0.1-0.4; redispersible polymer powder 0.1-0.5; setting accelerating additive 0.3-2.0. Ash-and-slag material is a material or a mixture of materials selected from a group comprising flue ash and slag.

EFFECT: increased efficiency of explosive charge locking and isolation of detonation products in production, ease of use.

6 cl, 3 tbl

Description

Заявляемое изобретение относится к взрывным работам в горной промышленности при закрытом способе добычи, в частности, к способам и устройствам для взрывания, а именно забоечному материалу для изоляции заряда взрывчатых веществ.The claimed invention relates to blasting operations in the mining industry during closed mining, in particular, to methods and devices for blasting, namely stemming material for isolating a charge of explosives.

В настоящее время основная масса горных выработок на шахтах осуществляется буровзрывным способом, при котором необходимо создать сопротивление продуктам взрыва в наиболее ослабленном месте взрываемой среды, чтобы обеспечить условие эффективного использования энергии взрыва. Для этих целей применяется забойка, представляющая собой процесс заполнения свободной части зарядной полости (шпура, скважины или камеры) инертным забоечным материалом, препятствующим при взрыве преждевременному вылету из нее продуктов взрыва, продуктов детонации и повышающим за счет этого эффективность работы взрыва. Величина сопротивления забойки зависит от ее величины и характеристики забоечного материала. Взрывные работы без забойки приводят к увеличенным потерям энергии взрыва, снижению качества дробления и повышению дальности разлёта кусков горной массы через устье скважины. Наибольшее сопротивление выталкивающему действию продуктов детонации оказывают сыпучие материалы, обладающие достаточно высокой плотностью, сжимаемостью и высоким коэффициентом внутреннего трения, а также пластичные, жидкие и быстротвердеющие вещества и смеси. Однако практика использования в качестве забойки песчано-глиняных пыжей или полиэтиленовых ампул с водой демонстрирует несовершенство этих технологий, требует разработки более современных решений. Currently, the bulk of mine workings in mines are carried out by drilling and blasting, which requires creating resistance to the explosion products in the weakest place of the blasted environment in order to ensure the condition for the efficient use of the explosion energy. For these purposes, stemming is used, which is the process of filling the free part of the charging cavity (borehole, borehole or chamber) with an inert stemming material that prevents the premature flight of explosion products and detonation products during an explosion and thereby increases the efficiency of the blast. The magnitude of the stemming resistance depends on its size and the characteristics of the stemming material. Blasting operations without stemming lead to increased losses of explosion energy, a decrease in the quality of crushing and an increase in the range of scattering of pieces of rock mass through the wellhead. The greatest resistance to the pushing action of detonation products is provided by bulk materials with a sufficiently high density, compressibility and a high coefficient of internal friction, as well as plastic, liquid and quickly hardening substances and mixtures. However, the practice of using sand-clay wads or polyethylene ampoules with water as tamping material demonstrates the imperfection of these technologies and requires the development of more modern solutions.

Из уровня техники известен состав твердеющей смести, включающий природный ангидрит, алюмокалиевые квасцы, лигносульфонаты, воду и доломитовую пыль при следующем соотношении компонентов, масс. %: доломитовая пыль 25,7 - 27,5, лигносульфонаты 4,8 - 8,5, вода 11,4 - 13,8, алюмокалиевые квасцы 9,5 - 11,5, природный ангидрит фракции 0,4 - 1,0 мм остальное. Патент РФ № RU2018694C1, МПК E21F 15/00, E21D 21/00, опубликован 30.08.1994.The prior art discloses a composition of a hardening mixture comprising natural anhydrite, alumina-potassium alum, lignosulfonates, water and dolomite dust in the following component ratio, mass %: dolomite dust 25.7-27.5, lignosulfonates 4.8-8.5, water 11.4-13.8, alumina-potassium alum 9.5-11.5, natural anhydrite of fraction 0.4-1.0 mm, the rest. Russian Federation Patent No. RU2018694C1, IPC E21F 15/00, E21D 21/00, published on 30.08.1994.

Из уровня техники известно решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой расширяющийся тампонажный раствор для тампонажа закрепного пространства шахтных стволов калийных рудников, содержащий цемент и жидкость затворения. В качестве цемента раствор содержит сульфатостойкий портландцемент, в качестве жидкости затворения - водно-солевой раствор и дополнительно добавку пластифицирующую и уплотняющую, регулирующую сроки твердения - 15%-ный раствор лигносульфонатов, добавки, увеличивающие водостойкость и плотность, золу-унос, жидкое стекло и хлористый кальций, расширяющие добавки - полуводный гипс и негашеную известь при следующем соотношении компонентов, вес. %: сульфатостойкий портландцемент 79,0-81,0, 15%-ный раствор лигносульфонатов 1,0-1,8, зола-унос 7,0-8,0, жидкое стекло 2,6-3,4, хлористый кальций 1,5-2,5, полуводный гипс 2,0-2,8, негашеная известь 3,0-4,0. Указанная жидкость затворения используется в количестве, соответствующем получению водоцементного отношения В/Ц=0,55. Патент РФ № RU2222688C2, МПК E21B 33/138, E21D 5/04, опубликован 27.01.2004A solution selected as the closest analogue is known from the state of the art, which is an expanding cement slurry for cementing the stabilizing space of potash mine shafts, containing cement and a mixing liquid. The solution contains sulfate-resistant Portland cement as cement, a water-salt solution as a mixing liquid and additionally a plasticizing and compacting additive regulating the hardening time - a 15% solution of lignosulfonates, additives increasing water resistance and density, fly ash, liquid glass and calcium chloride, expanding additives - semi-aqueous gypsum and quicklime in the following ratio of components, weight. %: sulfate-resistant Portland cement 79.0-81.0, 15% solution of lignosulfonates 1.0-1.8, fly ash 7.0-8.0, liquid glass 2.6-3.4, calcium chloride 1.5-2.5, hemihydrate gypsum 2.0-2.8, quicklime 3.0-4.0. The specified mixing liquid is used in an amount corresponding to obtaining a water-cement ratio W/C=0.55. Russian Federation Patent No. RU2222688C2, IPC E21B 33/138, E21D 5/04, published on 27.01.2004

Задачей заявленного технического решения является разработка композиции для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ, обеспечивающей высокую прочность забоечного материала на сжатие и изгиб, полноту детонации взрывчатого вещества, продолжительность импульса взрыва и степень использования энергии взрыва, а также предотвращающей опасный разброс кусков породы газами взрыва.The objective of the claimed technical solution is to develop a composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives, ensuring high strength of the stemming material in compression and bending, complete detonation of the explosive, duration of the explosion pulse and degree of utilization of the explosion energy, as well as preventing dangerous scattering of rock pieces by explosion gases.

Технический результат заявляемого решения заключается в повышении эффективности запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, а также удобстве использования.The technical result of the claimed solution consists in increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the workings, as well as ease of use.

Повышение эффективности запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке достигается, в частности, увеличением прочности на сжатие и адгезии забоечного материала к стенкам скважины.Increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the workings is achieved, in particular, by increasing the compressive strength and adhesion of the stemming material to the borehole walls.

Повышение удобства использования достигается, в частности, повышением скорости схватывания забоечного материала.Increased ease of use is achieved, in particular, by increasing the setting speed of the slaughtering material.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ, содержит заполнитель, цемент, суперпластификатор, золошлаковый материал, эфир целлюлозы, редиспергируемый полимерный порошок, ускоряющую схватывание добавку, при следующем соотношении компонентов, масс. %: заполнитель 40-50, цемент 40-50, суперпластификатор 0,1-0,3, золошлаковый материал 2-10, эфир целлюлозы 0,1-0,4, редиспергируемый полимерный порошок 0,1-0,5, ускоряющая схватывание добавка 0,3-2,0, при этом суперпластификатор представляет собой поликарбоксилатный суперпластификатор, а золошлаковый материал представляет собой материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей золу-уноса, шлак.The claimed technical result is achieved due to the fact that the composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains a filler, cement, a superplasticizer, ash and slag material, cellulose ether, a redispersible polymer powder, a setting-accelerating additive, with the following ratio of components, mass %: filler 40-50, cement 40-50, superplasticizer 0.1-0.3, ash and slag material 2-10, cellulose ether 0.1-0.4, redispersible polymer powder 0.1-0.5, setting-accelerating additive 0.3-2.0, wherein the superplasticizer is a polycarboxylate superplasticizer, and the ash and slag material is a material or a mixture of materials selected from the group including fly ash, slag.

В контексте заявляемого решения вместо термина «выработка» могут также использоваться термины «шпур», «скважина», «канал».In the context of the claimed solution, the terms “borehole”, “well”, “channel” may also be used instead of the term “working”.

Эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляция продуктов их детонации в выработке влияет на эффективность разрушения, в частности, на полноту детонации взрывчатого вещества и равномерность дробления горного массива. Увеличение прочности на сжатие затвердевшего забоечного материала, скорости его схватывания, а также адгезии к стенкам скважины позволяет эффективно задерживать продукты детонации взрывчатых веществ, в частности, газообразные продукты взрыва, что создает область повышенного давления в шпуре, способствуя разрушению и дроблению горной породы. Для специалиста в данной области техники понятно, что чем выше прочность забоечного материала и его адгезия к стенкам скважины, тем эффективнее запирание заряда взрывчатых веществ в шпуре, изоляция продуктов детонации в шпуре, выше полнота детонации и продолжительность импульса взрыва и, следовательно, степень использования энергии взрыва, что также предотвращает опасный разброс кусков разрушенной породы газообразными продуктами взрыва.The efficiency of explosive charge locking and isolation of their detonation products in the workings influences the efficiency of destruction, in particular, the completeness of explosive detonation and the uniformity of rock mass crushing. Increasing the compressive strength of the hardened stemming material, its setting speed, and adhesion to the borehole walls allows for the efficient retention of explosive detonation products, in particular, gaseous explosion products, which creates an area of increased pressure in the borehole, facilitating the destruction and crushing of rock. It is clear to a specialist in this technical field that the higher the strength of the stemming material and its adhesion to the borehole walls, the more efficient the locking of the explosive charge in the borehole, the isolation of detonation products in the borehole, the higher the completeness of detonation and the duration of the explosion pulse, and, consequently, the degree of use of the explosion energy, which also prevents dangerous scattering of pieces of destroyed rock by gaseous explosion products.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит заполнитель в количестве 40-50 масс. %, обеспечивающий объем, основную жесткость и прочность забоечного материала, а также уменьшение усадки затвердевшего материала при высыхании, что снижает трещинообразование и повышает прочность забоечного материала, тем самым обеспечивая высокую эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляцию продуктов детонации в шпуре. Заполнитель в составе композиции после твердения материала воспринимает на себя возникающие при усадке напряжения, а также напряжения от внешнего воздействия, в частности при взрыве заряда в шпуре. При уменьшении количества заполнителя менее 40 масс. % снижаются прочностные характеристики забоечного материала, что повышает его склонность к растрескиванию за счет повышения степени усадки материала при высыхании, приводящей к его деформации и возникновению трещин, что снижает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляцию продуктов детонации в выработке, уменьшая полноту детонации. При увлечении количества заполнителя более 50 масс. % прочность материала забойки также уменьшается, так как при постоянном количестве вяжущего компонента - цемента, ухудшается сцепление частиц заполнителя между собой, так как при большом их количестве снижается степень их обволакивания вяжущим веществом, в результате чего в монолитном материале образуются слабые места из скоплений частиц заполнителя не покрытых цементом, что снижает прочность материала забойки, уменьшает его сопротивляемость ударной нагрузке и повышает риск трещинообразования, тем самым снижая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains a filler in an amount of 40-50 mass %, providing the volume, basic rigidity and strength of the stemming material, as well as reducing the shrinkage of the hardened material during drying, which reduces cracking and increases the strength of the stemming material, thereby ensuring high efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the borehole. After the material hardens, the filler in the composition takes on the stresses arising during shrinkage, as well as stresses from external influences, in particular during the explosion of the charge in the borehole. When the amount of filler is reduced to less than 40 mass. %, the strength characteristics of the stemming material are reduced, which increases its tendency to cracking due to an increase in the degree of shrinkage of the material during drying, leading to its deformation and the occurrence of cracks, which reduces the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working, reducing the completeness of the detonation. When the amount of filler exceeds 50 mass. %, the strength of the stemming material also decreases, since with a constant amount of the binder component - cement, the adhesion of the filler particles to each other worsens, since with a large amount of them, the degree of their envelopment with a binder decreases, as a result of which weak spots are formed in the monolithic material from clusters of filler particles not covered with cement, which reduces the strength of the stemming material, reduces its resistance to impact loads and increases the risk of cracking, thereby reducing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working.

В предпочтительных вариантах заполнитель представляет собой материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей песок, молотый мрамор, молотый известняк, молотый доломит, что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. В некоторых частных вариантах заполнитель может представлять собой песок, что упрощает и улучшает обволакивание его частиц цементом из-за малых размеров, в отличие от использования более крупного заполнителя, например, щебня, что повышает пластичность и однородность материала, позволяя более равномерно распределяться нагрузке по материалу при детонации взрывчатых веществ, тем самым дополнительно повышая полноту детонации и эффективность запирания заряда взрывчатых веществ в выработке. Кроме того, предпочтительное использование песка снижает усадку материала, а также улучшает сцепление материала забойки с стенками шпура, заполняя различные трещины, для дополнительного повышения эффективности запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре. В некоторых предпочтительных вариантах возможно использование в составе композиции материала, выбранного из группы, включающей также молотый мрамор, молотый известняк, молотый доломит, без снижения прочностных характеристик получаемого забоечного материала. Предпочтительное использование молотого мрамора, молотого доломита также дополнительно повышает прочность материала, молотого известняка - удобство использования композиции за счет повышения мягкости материала при смачивании и заполнении шпура. Также в некоторых частных вариантах может быть использована смесь материалов, выбранных из группы, включающей песок, молотый мрамор, молотый известняк, молотый доломит для дополнительного усиления заявленных эффектов.In preferred embodiments, the filler is a material or a mixture of materials selected from the group consisting of sand, ground marble, ground limestone, ground dolomite, which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. In some particular embodiments, the filler may be sand, which simplifies and improves the coating of its particles with cement due to their small size, as opposed to using a larger filler, such as crushed stone, which increases the plasticity and homogeneity of the material, allowing the load to be distributed more evenly across the material during detonation of explosives, thereby further increasing the completeness of detonation and the efficiency of locking the explosive charge in the working. In addition, the preferred use of sand reduces shrinkage of the material, and also improves the adhesion of the stemming material to the borehole walls, filling various cracks, for further increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole. In some preferred embodiments, it is possible to use in the composition a material selected from a group that also includes ground marble, ground limestone, ground dolomite, without reducing the strength characteristics of the resulting stemming material. The preferred use of ground marble, ground dolomite also additionally increases the strength of the material, ground limestone - the convenience of using the composition due to the increased softness of the material when wetting and filling the borehole. Also, in some particular embodiments, a mixture of materials selected from a group that includes sand, ground marble, ground limestone, ground dolomite can be used to further enhance the stated effects.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит цемент в количестве 40-50 масс. %, выполняющий роль вяжущего компонента, который обеспечивает сцепление заполнителя и твердение забоечного материала с повышением прочности и образованием монолитного материала, что повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. При уменьшении количества заполнителя менее 40 масс. % снижается прочность получаемого забоечного материала, так как при постоянном содержании заполнителя ухудшается сцепление частиц заполнителя между собой, так как при недостаточном количестве цемента снижается степень обволакивания частиц заполнителя вяжущим веществом, в результате чего в монолитном материале образуются слабые места из скоплений частиц заполнителя не покрытых цементом, что снижает прочность забоечного материала, уменьшает его сопротивляемость ударным нагрузкам и повышает риск трещинообразования, тем самым снижая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре. При увлечении количества цемента более 50 масс. % значительно повышается риск растрескивания материала и снижается его прочность, так как большее количество цемента требует большего количества воды для твердения забоечного материала, в результате чего увеличивается усадка материала при высыхании, что приводит к формированию трещин как в объеме самого материала, так и в местах его контакта с стенками шпура, тем самым снижая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains cement in an amount of 40-50 mass %, which acts as a binder component that ensures the adhesion of the filler and the hardening of the stemming material with an increase in strength and the formation of a monolithic material, which increases the efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the working. When the amount of filler is reduced to less than 40 mass. % the strength of the resulting stemming material decreases, since with a constant filler content the adhesion of the filler particles to each other worsens, since with an insufficient amount of cement the degree of coating of the filler particles with a binder decreases, as a result of which weak spots from clusters of filler particles not covered with cement are formed in the monolithic material, which reduces the strength of the stemming material, reduces its resistance to impact loads and increases the risk of cracking, thereby reducing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole. When the amount of cement exceeds 50 mass. % significantly increases the risk of cracking of the material and reduces its strength, since a larger amount of cement requires a larger amount of water to harden the stemming material, resulting in increased shrinkage of the material during drying, which leads to the formation of cracks both in the volume of the material itself and in the places of its contact with the walls of the borehole, thereby reducing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the workings.

В предпочтительных вариантах цемент представляет собой материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей портландцемент, глиноземистый цемент, что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. Предпочтительное использование в составе композиции портландцемента, который благодаря своему составу отличается повышенной прочностью, монолитностью, а также высокой скоростью схватывания, дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, а также удобство использования композиции. Кроме того, портландцемент хорошо сочетается с различными добавками, что позволяет придавать забоечному материалу необходимые характеристики. В частных вариантах в составе композиции может быть использован портландцемент бездобавочный марки 500, портландцемент типа ЦЕМ I класса прочности 42,5 нормальнотвердеющий, портландцемент типа ЦЕМ I класса прочности 52,5 нормальнотвердеющий. В других предпочтительных вариантах возможно использование в составе композиции глиноземистого цемента без снижения прочностных характеристик получаемого забоечного материала. Предпочтительное использование глиноземистого цемента дополнительно повышает скорость набора прочности на ранних этапах твердения забоечного материала, что также дополнительно повышает удобство использования композиции ускоряя проведение взрывных работ. Также в некоторых частных вариантах может быть использована смесь портландцемента и глиноземистого цемента для дополнительного усиления заявленных эффектов.In preferred embodiments, the cement is a material or a mixture of materials selected from the group comprising Portland cement, aluminous cement, which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. The preferred use of Portland cement in the composition, which, due to its composition, is characterized by increased strength, monolithicity, and also a high setting speed, further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working, as well as the ease of use of the composition. In addition, Portland cement is well combined with various additives, which makes it possible to impart the necessary characteristics to the stemming material. In particular embodiments, Portland cement without additives grade 500, Portland cement type CEM I of strength class 42.5 normal-hardening, Portland cement type CEM I of strength class 52.5 normal-hardening can be used in the composition. In other preferred embodiments, it is possible to use aluminous cement in the composition without reducing the strength characteristics of the resulting stemming material. The preferred use of aluminous cement additionally increases the rate of strength gain in the early stages of hardening of the stemming material, which also additionally increases the ease of use of the composition by accelerating the blasting operations. Also, in some private options, a mixture of Portland cement and aluminous cement can be used to further enhance the stated effects.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит суперпластификатор в количестве 0,1-0,3 масс. %, который снижает водопротребность композиции, тем самым, снижая водно-цементное соотношение, что необходимо для увеличения прочности забоечного материала, так как уменьшение количества воды снижает усадку материала при высыхании и риск формирования трещин, тем самым повышая прочность забоечного материала, а также скорость набора прочности (схватывания), и как следствие повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, а также удобство использования композиции. Кроме того, наличие суперпластификатора в составе также повышает подвижность забоечного материала после гидратации композиции, что позволяет ему эффективно заполнять возможные неровности и трещины в скважине, тем самым улучшая сцепление материала со стенками скважины при застывании, и как следствие повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре. Использование в составе композиции суперпластификатора в количестве менее 0,1 масс. % не оказывает влияния на прочностные характеристики получаемого забоечного материала, а также на его сцепление со стенками скважины. При увлечении количества суперпластификатора более 0,3 масс. % значительно снижается скорость схватывания материала, и как следствие удобство использования композиции, а также сильно повышается подвижность материала с последующим возможным его расслоением, что также снижает прочность, и как следствие эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке.The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains a superplasticizer in an amount of 0.1-0.3 wt. %, which reduces the water requirement of the composition, thereby reducing the water-cement ratio, which is necessary to increase the strength of the stemming material, since a decrease in the amount of water reduces the shrinkage of the material during drying and the risk of crack formation, thereby increasing the strength of the stemming material, as well as the rate of strength gain (setting), and as a result, increasing the efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the working, as well as the ease of use of the composition. In addition, the presence of a superplasticizer in the composition also increases the mobility of the stemming material after hydration of the composition, which allows it to effectively fill possible irregularities and cracks in the borehole, thereby improving the adhesion of the material to the borehole walls during solidification, and as a result, increasing the efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the borehole. The use of a superplasticizer in the composition in an amount of less than 0.1 wt. % does not affect the strength characteristics of the resulting stemming material, as well as its adhesion to the borehole walls. When the amount of superplasticizer exceeds 0.3 wt. %, the setting speed of the material is significantly reduced, and as a consequence, the ease of use of the composition, and the mobility of the material is greatly increased with subsequent possible stratification, which also reduces the strength, and as a consequence, the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working.

Суперпластификатор представляет собой поликарбоксилатный суперпластификатор, который, например, в отличие от пластифицирующих добавок на основе нафталина и меламина, обладает высокой интенсивностью водопонижения, что повышает прочность забоечного материала, а также скорость набора прочности, что повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, а также удобство использования. Кроме того, поликарбоксилатный пластификатор хорошо сочетается с различными добавками, что позволяет придавать материалу забойки необходимые характеристики.The superplasticizer is a polycarboxylate superplasticizer, which, for example, unlike plasticizing additives based on naphthalene and melamine, has a high intensity of water reduction, which increases the strength of the stemming material, as well as the rate of strength gain, which increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the workings, as well as ease of use. In addition, the polycarboxylate plasticizer is well combined with various additives, which allows you to give the stemming material the necessary characteristics.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит золошлаковый материал в количестве 2-10 масс. %, который повышает плотность забоечного материала, за счет снижения водоотделения и расслаиваемости, и как следствие повышает прочность, что позволяет эффективно запирать заряд взрывчатых веществ в шпуре и изолировать продукты детонации. Кроме того, золошлаковый материал в заявляемом количестве также выполняет роль вяжущего компонента, наряду с цементом, что позволяет снизить количество цемента в композиции, тем самым снизить усадку забоечного материала и риск трещинообразования без потери прочностных качеств, что также повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. Использование золошлакового материала в составе композиции в количестве менее 2 масс. % не оказывает влияния на прочностные характеристики забоечного материала. При увлечении количества золошлакового материала более 10 масс. % значительно снижается плотность материала из-за большого водосодержания, повышается риск растрескивания материала при усадке и снижается его прочность, так как большее количество золошлакового материала требует большего количества воды для твердения забоечного материала, в результате чего увеличивается усадка материала, что приводит к формированию трещин при высыхании, тем самым снижая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре.The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains ash and slag material in an amount of 2-10 wt. %, which increases the density of the stemming material by reducing water separation and stratification, and as a result increases the strength, which allows for effectively locking the charge of explosives in the borehole and isolating the detonation products. In addition, the ash and slag material in the claimed amount also acts as a binder, along with cement, which allows for reducing the amount of cement in the composition, thereby reducing the shrinkage of the stemming material and the risk of cracking without losing its strength properties, which also increases the efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the working. The use of ash and slag material in the composition in an amount of less than 2 wt. % does not affect the strength characteristics of the stemming material. If the amount of ash and slag material exceeds 10 wt. % significantly reduces the density of the material due to the high water content, increases the risk of cracking of the material during shrinkage and reduces its strength, since a larger amount of ash and slag material requires more water to harden the stemming material, resulting in increased shrinkage of the material, which leads to the formation of cracks during drying, thereby reducing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole.

Золошлаковый материал представляет собой материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей золу-уноса, шлак, что повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. В одних вариантах золошлаковый материал представляет собой золу-уноса, которая способна связывать свободную известь, образующуюся в процессе гидратации цемента при получении забоечного материала, тем самым, снижая пористость и повышая плотность материала и повышая его прочность на изгиб и сжатие, и как следствие повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. Кроме того, зола-уноса является мелкодисперсным материалом, в отличие от шлаков, что улучшает ее вяжущие свойства, облегчает обволакивание частиц заполнителя и скрепление их между собой, тем самым повышая прочность забоечного материала, а также эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре. Наряду с предпочтительных использованием золы-уноса возможно использование шлака в качестве золошлакового материала шлака без снижения прочностных характеристик получаемого забоечного материала. Также в некоторых частных вариантах может быть использована смесь золы-уноса и шлака или золошлаковые смеси теплоэлектростанций для дополнительного усиления заявленных эффектов.The ash and slag material is a material or a mixture of materials selected from a group including fly ash, slag, which increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. In some embodiments, the ash and slag material is fly ash, which is capable of binding free lime formed during the hydration of cement when obtaining the stemming material, thereby reducing the porosity and increasing the density of the material and increasing its bending and compression strength, and as a result increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working. In addition, fly ash is a finely dispersed material, unlike slags, which improves its binding properties, facilitates the enveloping of filler particles and their bonding to each other, thereby increasing the strength of the stemming material, as well as the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole. Along with the preferred use of fly ash, it is possible to use slag as ash and slag material without reducing the strength characteristics of the resulting slaughter material. Also, in some private options, a mixture of fly ash and slag or ash and slag mixtures of thermal power plants can be used to further enhance the stated effects.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит эфир целлюлозы в количестве 0,1-0,4 масс. %, который выполняет водоредуцирующую функцию, снижая водопотребность композиции для приготовления забоечного материала, что уменьшает его усадку и вероятность деформации и формирования трещин с понижением прочности, а также позволяет увеличить вязкость композиции после гидратации, что предотвращает его расслаивание и потерю прочности, тем самым, повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке. Использование эфира целлюлозы в составе композиции в количестве менее 0,1 масс. % не способствует улучшению прочностных характеристик получаемого забоечного материала. При увлечении количества эфира целлюлозы более 0,4 масс. % значительно снижается прочность забоечного материала в связи с увеличенным водопоглощением эфиром целлюлозы, в результате чего композиция плохо пропитывается водой, повышается хрупкость забоечного материала и снижается его прочность, что также снижает эффективность запирания заряда взрывчатого вещества и изоляции продуктов детонации в шпуре. The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains cellulose ether in an amount of 0.1-0.4 wt. %, which performs a water-reducing function, reducing the water demand of the composition for preparing the stemming material, which reduces its shrinkage and the likelihood of deformation and crack formation with a decrease in strength, and also allows increasing the viscosity of the composition after hydration, which prevents its delamination and loss of strength, thereby increasing the efficiency of locking the charge of explosives and isolating the detonation products in the working. The use of cellulose ether in the composition in an amount of less than 0.1 wt. % does not contribute to improving the strength characteristics of the resulting stemming material. If the amount of cellulose ether exceeds 0.4 wt. % the strength of the stemming material is significantly reduced due to increased water absorption by the cellulose ether, as a result of which the composition is poorly impregnated with water, the brittleness of the stemming material increases and its strength decreases, which also reduces the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole.

Эфир целлюлозы предпочтительно представляет собой вещество или смесь веществ, выбранных из группы, включающей гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), гидроксиэтилметилцеллюлозу (ГЭМЦ), что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре. Предпочтительное использование ГПМЦ в составе композиции дополнительно стабилизирует воздушные поры в вмеси после ее смачивания, что дополнительно уменьшает усадку забоечного материала. В других предпочтительных вариантах возможно использование ГЭМЦ в составе заявляемой композиции без снижения прочностных характеристик получаемого забоечного материала, а также для дополнительного повышения термостабильности забоечного материала при проведении работ при высоких температурах, что дополнительно повышает удобство использования композиции. Также, в некоторых частных вариантах может быть использована смесь ГПМЦ и ГЭМЦ для дополнительного усиления заявленных эффектов.The cellulose ether is preferably a substance or a mixture of substances selected from the group consisting of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), hydroxyethyl methylcellulose (HEMC), which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole. The preferred use of HPMC in the composition additionally stabilizes the air pores in the mixture after it is wetted, which further reduces the shrinkage of the stemming material. In other preferred embodiments, it is possible to use HEMC in the composition of the claimed composition without reducing the strength characteristics of the resulting stemming material, as well as to further increase the thermal stability of the stemming material when performing work at high temperatures, which further increases the ease of use of the composition. Also, in some particular embodiments, a mixture of HPMC and HEMC can be used to further enhance the claimed effects.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит редиспергируемый полимерный порошок (РПП) в количестве 0,1-0,5 масс. %, который за счет образования полимерных «мостиков» в порах материала при высыхании забоечного материала выполняет роль вяжущего компонента, повышая прочность материала, а также повышает адгезию забоечного материала к стенкам скважины за счет образования полимерных «мостиков» на его поверхности материала, контактирующей со стенками шпура, что повышает надежность их скрепления, улучшает адгезию, тем самым значительно повышая эффективность изоляции продуктов детонации в выработке. Использование РПП в составе композиции в количестве менее 0,1 масс. % не способствует улучшению адгезии получаемого забоечного материала, а также незначительно снижает пористость забоечного материала. При увлечении количества РПП более 0,5 масс. % значительно снижается прочность забоечного материала, повышается его хрупкость, так как повышается риск коагуляции частиц полимерного порошка при смачивании смеси композиции и формируются зоны в затвердевшем материале, подверженные разрушению при нагрузке.The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains a redispersible polymer powder (RPP) in an amount of 0.1-0.5 wt. %, which, due to the formation of polymer "bridges" in the pores of the material when the stemming material dries, acts as a binder, increasing the strength of the material, and also increases the adhesion of the stemming material to the borehole walls due to the formation of polymer "bridges" on its surface of the material in contact with the borehole walls, which increases the reliability of their fastening, improves adhesion, thereby significantly increasing the efficiency of isolating detonation products in the working. The use of RPP in the composition in an amount of less than 0.1 wt. % does not improve the adhesion of the resulting stemming material, and also slightly reduces the porosity of the stemming material. If the amount of RPP is increased to more than 0.5 wt. % the strength of the studding material is significantly reduced, its fragility increases, since the risk of coagulation of polymer powder particles when wetting the mixture of the composition increases and zones are formed in the hardened material that are subject to destruction under load.

Редиспергируемый полимерный порошок предпочтительно представляет собой вещество, выбранное из группы, включающей винилацетат/акриловый сополимер, винилверсатат/акриловый сополимер, что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. В одних предпочтительных вариантах РПП может представлять собой винилацетат/акриловый сополимер, который дополнительно повышает адгезию забоечного материала к стенкам скважины за счет небольшого размера молекулы и дополнительного увеличения количества полимерных «мостиков» на поверхности материала, контактирующей со стенками шпура, что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. В других предпочтительных вариантах возможно использование винилверсатат-акрилового сополимера в составе заявляемой композиции без снижения адгезии получаемого забоечного материала к стенкам скважины. The redispersible polymer powder is preferably a substance selected from the group consisting of vinyl acetate/acrylic copolymer, vinyl versatate/acrylic copolymer, which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. In some preferred embodiments, the RPP may be a vinyl acetate/acrylic copolymer, which further increases the adhesion of the stemming material to the borehole walls due to the small size of the molecule and an additional increase in the number of polymer "bridges" on the surface of the material in contact with the borehole walls, which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. In other preferred embodiments, it is possible to use a vinyl versatate-acrylic copolymer in the composition of the claimed composition without reducing the adhesion of the resulting stemming material to the borehole walls.

Заявляемая композиция для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ содержит ускоряющую схватывание добавку (ускоритель схватывания) в количестве 0,3-2,0 масс. %, которая способствует ускорению схватывания композиции при ее взаимодействии с водой, что также ускоряет и набор прочности забоечного материала, тем самым, повышая удобство использования заявляемой композиции, сокращая сроки забойки скважины и взрывных работ. Использование ускоряющей схватывание добавки в составе композиции в количестве менее 0,1 масс. % не оказывает влияния на скорость схватывания забоечного материала. При увлечении количества ускоряющей схватывание добавки более 2,0 масс. % значительно снижается эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, так как увеличение количества такой добавки может привести к чрезмерному расширению забоечного материала в шпуре, что повышает давление материала и стенок скважины друг на друга, приводя к трещинам, тем самым снижая прочность материала. Опытным путем также было установлено, что при содержании ускоряющей схватывание добавки в составе композиции в количестве 0,3-2,0 масс. % обеспечивается оптимальная скорость схватывания забоечного материала, а также обеспечивается возможность регулирования скорости схватывания для разных условий работ. Кроме того, опытным путем было также выявлено, что имеется взаимосвязь между сроком схватывания и прочностью забоечного материала для изоляции взрывчатых веществ - чем быстрее схватывается состав, тем выше будет его прочность на сжатие, таким образом, наличие в составе композиции ускоряющей схватывание добавки в количестве 0,3-2,0 масс. % также повышает прочность забоечного материала, тем самым повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в шпуре.The claimed composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives contains a setting-accelerating additive (setting accelerator) in an amount of 0.3-2.0 wt. %, which promotes acceleration of the composition setting during its interaction with water, which also accelerates the strength gain of the stemming material, thereby increasing the ease of use of the claimed composition, reducing the time for studding a borehole and blasting operations. The use of a setting-accelerating additive in the composition in an amount of less than 0.1 wt. % does not affect the setting rate of the stemming material. When the amount of the setting-accelerating additive is increased to more than 2.0 wt. %, the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the working is significantly reduced, since an increase in the amount of such an additive can lead to excessive expansion of the stemming material in the borehole, which increases the pressure of the material and the borehole walls on each other, leading to cracks, thereby reducing the strength of the material. It has also been experimentally established that when the setting-accelerating additive is contained in the composition in an amount of 0.3-2.0 wt. %, the optimum setting speed of the stemming material is ensured, and the setting speed can be adjusted for different working conditions. In addition, it has also been experimentally revealed that there is a relationship between the setting time and the strength of the stemming material for isolating explosives - the faster the composition sets, the higher its compressive strength will be, thus, the presence of a setting-accelerating additive in the composition in an amount of 0.3-2.0 wt. % also increases the strength of the stemming material, thereby increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products in the borehole.

Ускоряющая схватывание добавка предпочтительно представляет собой вещество, выбранное из группы, включающей сульфат алюминия, карбонат калия, хлорид натрия, что дополнительно повышает эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. В одних предпочтительных вариантах в качестве ускоряющей схватывание добавки может быть использован сульфат алюминия, который уплотняет структуру и предотвращает испарение влаги из забоечного материала, твердеющего в воздушных условиях, что дополнительно снижает его пористость и увеличивает плотность, таким образом, дополнительно повышая первоначальную прочность материала. При взаимодействии с водой сульфат алюминия способен заполнять поры забоечного материала аморфным гидроксидом алюминия, что также дополнительно повышает его первоначальную прочность. Кроме того, сульфат алюминия при взаимодействии с цементом формирует кристаллическую фазу эттрингита, формирование которого ускоряет схватывание бетона и дополнительно повышает его прочность на начальных этапах твердения, что дополнительно повышает удобство использования композиции за счет сокращения срока забойки скважины и взрывных работ, а также способствует расширению бетона, которое вызывает в нем сжимающие усилия, уменьшающие растягивающие напряжения, связанные с усадкой от высыхания, что способствует дополнительному уменьшению трещинообразования и усадки забоечного материала при высыхании. Использование сульфата алюминия в составе композиции также обеспечивает дополнительное количество ионов алюминия и сульфат-ионов в цементирующем растворе, способствуя, таким образом, увеличению количества образующихся кристаллических сульфоалюминатов, дополнительно повышающих первоначальную прочность забоечного материала, дополнительно ускоряя его схватывание. Наряду с предпочтительным использованием сульфата алюминия в качестве ускоряющей схватывание добавки, предпочтительное использование карбоната калия (поташа) или хлорида натрия также дополнительно ускоряет схватывание забоечного материала, дополнительно повышая удобство использования композиции, а также эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации. The setting accelerating additive is preferably a substance selected from the group consisting of aluminum sulfate, potassium carbonate, sodium chloride, which further increases the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products. In some preferred embodiments, aluminum sulfate can be used as a setting accelerating additive, which compacts the structure and prevents moisture evaporation from the stemming material hardening in air conditions, which further reduces its porosity and increases the density, thus further increasing the initial strength of the material. When interacting with water, aluminum sulfate is capable of filling the pores of the stemming material with amorphous aluminum hydroxide, which also further increases its initial strength. In addition, aluminum sulfate, when interacting with cement, forms a crystalline phase of ettringite, the formation of which accelerates the setting of concrete and additionally increases its strength at the initial stages of hardening, which additionally increases the convenience of using the composition by reducing the time of tamping the well and blasting operations, and also contributes to the expansion of concrete, which causes compressive forces in it, reducing tensile stresses associated with shrinkage from drying, which contributes to an additional reduction in cracking and shrinkage of the studding material during drying. The use of aluminum sulfate in the composition also provides an additional amount of aluminum ions and sulfate ions in the cementing solution, thus contributing to an increase in the amount of crystalline sulfoaluminates formed, additionally increasing the initial strength of the studding material, additionally accelerating its setting. In addition to the preferred use of aluminum sulfate as a setting accelerating additive, the preferred use of potassium carbonate (potash) or sodium chloride also further accelerates the setting of the stemming material, further enhancing the ease of use of the composition, as well as the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products.

Предпочтительные примеры компонентных составов композиции для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ представлены в таблицах 1-2, где содержание каждого компонента в композиции указано в масс. %.Preferred examples of component compositions of the composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives are presented in Tables 1-2, where the content of each component in the composition is indicated in mass%.

Таблица 1.Table 1.

КомпонентComponent Образец №1Sample No. 1 Образец №2Sample #2 Образец №3Sample #3 Образец №4Sample #4 Образец №5Sample No. 5 ЗаполнительAggregate 48,3548.35 40,4040,40 47,0547.05 44,7544.75 49,2949.29 ЦементCement 40,0040,00 50,0050,00 46,0046,00 50,0050,00 45,0045,00 СуперпластификаторSuperplasticizer 0,150.15 0,300.30 0,150.15 0,300.30 0,110.11 Золошлаковый материалAsh and slag material 10,0010.00 7,007.00 5,005.00 4,004.00 4,004.00 Эфир целлюлозыCellulose ether 0,200.20 0,100.10 0,100.10 0,150.15 0,300.30 Редиспергируемый полимерный порошокRedispersible polymer powder 0,300.30 0,200.20 0,200.20 0,300.30 0,500.50 Ускоряющая схватывание добавкаSetting accelerator additive 1,001.00 2,002.00 1,501.50 0,500.50 0,800.80

Таблица 2.Table 2.

КомпонентComponent Образец №6Sample No. 6 Образец №7Sample No. 7 Образец №8Sample No. 8 Образец №9Sample No. 9 ЗаполнительAggregate 43,5543.55 50,0050,00 40,0040,00 42,5042.50 ЦементCement 47,0047,00 46,7046.70 49,0049,00 48,0048,00 СуперпластификаторSuperplasticizer 0,250.25 0,200.20 0,100.10 0,200.20 Золошлаковый материалAsh and slag material 7,007.00 2,002.00 8,608.60 7,307.30 Эфир целлюлозыCellulose ether 0,100.10 0,400.40 0,250.25 0,350.35 Редиспергируемый полимерный порошокRedispersible polymer powder 0,100.10 0,400.40 0,350.35 0,350.35 Ускоряющая схватывание добавкаSetting accelerator additive 2,002.00 0,300.30 1,701.70 1,301.30

Предпочтительный вариант приготовления заявляемой композиции представляет собой способ, при котором заполнитель, цемент и золошлаковый материал в расчетных количествах смешивают в смесителе. Затем к смеси добавляют суперпластификатор, эфир целлюлозы, редиспергируемый полимерный порошок и ускоряющую схватывание добавку и перемешивают до получения однородной смеси. Готовую композицию затем помещают в оболочку, выполненную в виде рукава из тканого, или нетканого, или трикотажного проницаемого для жидкостей материала, и на концах рукава выполняют торцевое закрепление. Для запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке готовую оболочку с композицией (забойку) опускают в емкость с жидкостью до полного погружения, не допуская перегибов примерно на 40-60 секунд, после этого производят на оболочке продольный разрез, необходимый для того, чтобы обеспечить максимальное сцепление забоечного материала с стенками скважины, и, не допуская просыпания смеси, размещают забойку в шпуре, при необходимости аккуратно уплотняя забойку забойником. При затвердевании забойка расширяется, обеспечивая уплотнение, надежное закрепление забоечного материала в устье шпура и запечатывание взрывчатого вещества. Затем осуществляют подрыв заряда в шпуре.The preferred variant of preparation of the claimed composition is a method in which the filler, cement and ash and slag material in calculated quantities are mixed in a mixer. Then, a superplasticizer, cellulose ether, redispersible polymer powder and a setting accelerating additive are added to the mixture and mixed until a homogeneous mixture is obtained. The finished composition is then placed in a shell made in the form of a sleeve made of woven, or non-woven, or knitted liquid-permeable material, and end fastening is performed at the ends of the sleeve. To lock the explosive charge and isolate the detonation products in the working, the finished shell with the composition (stemming) is lowered into a container with liquid until it is completely immersed, without allowing any bends for approximately 40-60 seconds, after which a longitudinal cut is made on the shell, which is necessary to ensure maximum adhesion of the stemming material to the borehole walls, and, without allowing the mixture to spill, the stemming is placed in the borehole, if necessary, carefully compacting the stemming with a ram. When hardening, the stemming expands, providing compaction, reliable fastening of the stemming material in the mouth of the borehole and sealing of the explosive. Then the charge in the borehole is detonated.

Достижение заявленного технического результата подтверждено проведенными испытаниями, результаты которых представлены в таблице 3.The achievement of the declared technical result is confirmed by the tests carried out, the results of which are presented in Table 3.

Таблица 3.Table 3.

ОбразецSample Адгезия к бетону через 1
час, МПаAdhesion to concrete after 1
hour, MPa Начало схватывания/конец схватывания, секStart of setting/end of setting, sec Прочность на сжатие через 10 минут, МПаCompressive strength after 10 minutes, MPa Прочность на сжатие через 20 минут, МПаCompressive strength after 20 minutes, MPa Прочность на сжатие через 30 минут, МПаCompressive strength after 30 minutes, MPa Прочность на сжатие через 1 час, МПаCompressive strength after 1 hour, MPa 11 0,70.7 75/11075/110 2,62.6 3,03.0 3,53.5 4,14.1 22 0,60.6 40/7040/70 3,13.1 3,83.8 4,04.0 5,05.0 33 0,60.6 60/9560/95 2,82.8 3,43.4 3,73.7 4,34.3 44 0,70.7 100/180100/180 2,82.8 3,33.3 3,73.7 4,44.4 55 1,01.0 100/170100/170 2,52.5 3,03.0 3,43.4 4,14.1 66 0,50.5 40/6540/65 3,13.1 3,93.9 4,04.0 4,94.9 77 0,90.9 110/200110/200 2,52.5 2,92.9 3,43.4 4,04.0 88 0,80.8 50/8050/80 3,03.0 3,73.7 4,04.0 4,84.8 99 0,80.8 70/10070/100 2,62.6 3,13.1 3,63.6 4,34.3

Исследование свойств забоечного материала, приготовленного из заявляемой композиции, проводили для всех указанных в таблицах 1-2 образцов. Все образцы за счет наличия в составе композиции редиспергируемого полимерного порошка в количестве 0,1-0,5 масс. %, показали повышенную адгезию к бетону в среднем 0,7 МПа, что позволяет более эффективно запирать заряд взрывчатых веществ в шпуре и изолировать продукты детонации. Кроме того, исследования времени схватывания образцов и прочности на сжатие показали, что представленные образцы имеют начало времени схватывания не позднее 110 секунд и конец схватывания не позднее 200 секунд, за счет наличия в составе композиции ускоряющей схватывание добавки в количестве 0,3-2,0 масс. %, что повышает удобство использования заявляемой композиции. Кроме того, заявляемый состав композиции для приготовления забоечного материала для изоляции взрывчатых веществ в выработке, содержащий заполнитель, цемент, суперпластификатор, золошлаковый материал, эфир целлюлозы, редиспергируемый полимерный порошок, ускоряющую схватывание добавку, при заявляемом соотношении компонентов, проявляет прочность на сжатие через 10 минут после гидратации не менее 2,5 МПа, а через 1 час не менее 4,0 МПа, что говорит о быстрой скорости набора прочности забоечного материала, быстром его схватывании, а также показывает высокие значения прочности в ранние сроки, что важно для эффективного запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации и позволяет проводить взрывные работы уже спустя 15-20 минут после установки забойки в шпуре, что повышает удобство использования заявляемой композиции. The properties of the stemming material prepared from the claimed composition were studied for all the samples specified in Tables 1-2. All the samples, due to the presence of a redispersible polymer powder in the composition in an amount of 0.1-0.5 wt. %, showed increased adhesion to concrete by an average of 0.7 MPa, which allows for more efficient locking of the explosive charge in the borehole and isolation of the detonation products. In addition, studies of the setting time of the samples and compressive strength showed that the presented samples have a setting start time of no later than 110 seconds and a setting end time of no later than 200 seconds, due to the presence of a setting accelerating additive in the composition in an amount of 0.3-2.0 wt. %, which increases the ease of use of the claimed composition. In addition, the claimed composition of the composition for preparing a stemming material for isolating explosives in a working, containing a filler, cement, superplasticizer, ash and slag material, cellulose ether, redispersible polymer powder, an additive accelerating the setting, at the claimed ratio of components, exhibits a compressive strength of at least 2.5 MPa after 10 minutes after hydration, and at least 4.0 MPa after 1 hour, which indicates a rapid rate of strength gain of the stemming material, its rapid setting, and also shows high strength values in the early stages, which is important for the effective locking of the explosive charge and the isolation of detonation products and allows blasting operations to be carried out already 15-20 minutes after installing the stemming in the borehole, which increases the ease of use of the claimed composition.

Исходя из представленных результатов испытаний образцов также было выявлено, что срок схватывания и прочность забоечного материала для изоляции взрывчатых веществ связаны - чем быстрее схватывается состав, тем выше будет его прочность на сжатие, таким образом, наличие в составе композиции ускоряющей схватывание добавки в количестве 0,3-2,0 масс. % также повышает прочность забоечного материала, тем самым повышая эффективность запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации.Based on the presented results of the sample tests, it was also found that the setting time and the strength of the stemming material for isolating explosives are related - the faster the composition sets, the higher its compressive strength will be, thus, the presence of an additive accelerating the setting in the composition in the amount of 0.3-2.0 mass. % also increases the strength of the stemming material, thereby increasing the efficiency of locking the explosive charge and isolating the detonation products.

В предпочтительных вариантах сравнимые результаты испытаний показали также различные частные варианты состава композиции, в котором в качестве заполнителя был использован материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей песок, молотый мрамор, молотый известняк, молотый доломит, в качестве цемента - материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей портландцемент, глиноземистый цемент, поликарбоксилатный пластификатор, в качестве золошлакового материала - материал или смесь материалов, выбранных из группы, включающей золу-уноса, шлак, в качестве эфира целлюлозы - вещество или смесь веществ, выбранных из группы, включающей ГПМЦ, ГЭМЦ, в качестве РПП - вещество, выбранное из группы, включающей винилацетат/акриловый сополимер, винилверсатат/акриловый сополимер, и в качестве ускоряющей схватывание добавки - вещество, выбранное из группы, включающей сульфат алюминия, карбонат калия, хлорид натрия.In preferred embodiments, comparable test results were also shown by various particular variants of the composition of the composition, in which a material or a mixture of materials selected from the group comprising sand, ground marble, ground limestone, ground dolomite was used as a filler, a material or a mixture of materials selected from the group comprising Portland cement, aluminous cement, polycarboxylate plasticizer was used as cement, a material or a mixture of materials selected from the group comprising fly ash, slag was used as an ash and slag material, a substance or a mixture of substances selected from the group comprising HPMC, HEMC was used as a cellulose ether, a substance selected from the group comprising vinyl acetate/acrylic copolymer, vinyl versatate/acrylic copolymer was used as an RPP, and a substance selected from the group comprising aluminum sulfate, potassium carbonate, sodium chloride was used as a setting accelerator.

Заявляемое техническое решение может применяться для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ в выработке и характеризуется повышенной прочностью готового материала, скоростью схватывания и адгезии, и как следствие высокой эффективностью запирания заряда взрывчатых веществ и изоляции продуктов детонации в выработке, а также удобством использования.The claimed technical solution can be used for the preparation of stemming material for isolating a charge of explosives in a working and is characterized by increased strength of the finished material, setting and adhesion speed, and as a consequence, high efficiency of locking the charge of explosives and isolating detonation products in the working, as well as ease of use.

Представленные примеры составов композиции для приготовления забоечного материала для изоляции заряда взрывчатых веществ, а также способы приготовления и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.The presented examples of compositions of the composition for the preparation of stemming material for isolating explosive charges, as well as the methods of preparation and use, do not exhaust the possible design options and do not limit in any way the scope of the claimed technical solution. Other design options are possible within the scope of the claimed formula.

Claims

1. A composition for preparing a stemming material for isolating a charge of explosives, containing a filler, cement, superplasticizer, ash and slag material, cellulose ether, redispersible polymer powder, and a setting accelerating additive in the following ratio of components, wt.%:

aggregate 40-50 cement 40-50 superplasticizer 0.1-0.3 ash and slag material 2-10 cellulose ether 0.1-0.4 redispersible polymer powder 0.1-0.5 setting accelerator 0.3-2.0,

wherein the superplasticizer is a polycarboxylate superplasticizer, and the ash and slag material is a material or mixture of materials selected from the group consisting of fly ash and slag.

2. The composition according to claim 1, characterized in that the filler is a material or mixture of materials selected from the group including sand, ground marble, ground limestone, ground dolomite.

3. The composition according to claim 1, characterized in that the cement is a material or mixture of materials selected from the group including Portland cement and aluminous cement.

4. The composition according to claim 1, characterized in that the cellulose ether is a substance or mixture of substances selected from the group including hydroxypropyl methylcellulose, hydroxyethyl methylcellulose.

5. The composition according to claim 1, characterized in that the redispersible polymer powder is a substance selected from the group consisting of vinyl acetate/acrylic copolymer, vinyl versatate/acrylic copolymer.

6. The composition according to claim 1, characterized in that the setting accelerating additive is a substance selected from the group consisting of aluminum sulfate, potassium carbonate, and sodium chloride.