При подземной разработке рудных месторождений полезных ископаемых для сохранения земной поверхности образованные в породных массивах пустоты вслед за извлечением руды заполняют чаще всего бетонной смесью. Прочность бетонов выбирается с учетом технико-экономических соображений.
В связи с дефицитностью и высокой стоимостью компонентов твердеющих бетонных смесей стараются использовать дешевые и доступные местные низкоактивные материалы, в первую очередь хвосты переработки руд [1–3].
Недостаток искусственных закладочных массивов из таких материалов – недостаточная прочность, которую повышают путем осуществления инженерных мероприятий (рис. 1).
Заполнение пустот твердеющими смесями одновременно является средством повышения полноты использования недр и качества добываемых руд [4–6].
Разубоживание руды закладочным материалом снижает эффективность обогащения руды.
Например, при добыче руд цветных металлов попадание одного процента закладочных материалов в отбитую руду снижает извлечение металлов в концентрат на величину до 1,0 %, в то время как разубоживание породами – только в интервале 0,10–0,20 %.
При приготовлении твердеющих закладочных смесей с целью сокращения расхода компонентов твердеющей закладки при сохранении нужной нормативной прочности в качестве активаторов используют шаровые мельницы.
Показателем активности шлаковой добавки является эквивалент активности, который для шаровых мельниц изменяется в пределах 8–20, а в более эффективных активаторах, например дезинтеграторе, – в пределах 6–8 [7–10].
Активизированные материалы характеризуются более однородной микроструктурой за счет увеличения качества гидратации цемента в 2–3 раза и равномерного распределения компонентов смеси.
С понижением уровня требований к компонентам твердеющей закладки оказались пригодными низкосортные материалы, в частности материалы с модулем крупности менее 0,7, а также содержащие примеси.
Вяжущая способность новых материалов характеризуется изменением прочности твердеющей смеси по сравнению с базовой смесью на основе стандартного материала: