DE3610722A1

DE3610722A1 - Process for producing damming (sealing) and back-filling building materials

Info

Publication number: DE3610722A1
Application number: DE19863610722
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 4630 Bochum Erdmann; Rolf Dr.-Ing. 4630 Bochum Köhling; Dieter Dr. 4300 Essen Leininger; Peter Prof. Dr.-Ing. 3014 Laatzen Neumann-Venevere; Theo Dr. 4300 Essen Schieder
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1986-03-29
Publication date: 1986-10-09

Abstract

In a process for producing damming and back-filling building materials, in particular for underground mining, which comprise hydraulically setting binders and optionally aggregates, up to 70 % by weight of roasting residues from carbon-containing tailings from coal processing having a fineness of at least 6000 cm<2>/g (Blaine method) and up to 30 % by weight of aggregates as sweepings are processed into a mortar which can be used as early-strength building material in underground mining, with 30-50 % by weight of cement being added to the roasted material and the mortar mixture being produced with addition of water having a temperature from 60 to 80 DEG C to increase the early strength. The mortar mixture can preferably be used as gunning (spraying) mortar.

Description

Verfahren zur Herstellung von Damm- und Process for the manufacture of dam and

Hinterfüllbaustoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Damm- und Hinterfüllbaustoffen für den Untertagebergbau, bestehend aus hydraulisch abbindenden Bindemitteln und gegebenenfalls Zuschlagstoffen. Backfill building materials The invention relates to a manufacturing method of dam and backfill building materials for underground mining, consisting of hydraulic setting binders and, if necessary, aggregates.

Hydraulisch abbindende Damm- und Hinterfüllbaustoffe sind sowohl als pulverförmige als auch als körnige Baustoffe bekannt. Die körnigen Baustoffe unterteilt man nach Kornfraktionen von 2 - 0, 4 - 0 bzw. 8 (15) - 0 mm, je nachdem, ob diese als Feinmörtel (2 - 0 mm), als Grobmörtel (4 - 0 mm) oder als Hinterfüllbeton (8 (15) -0 mm) eingesetzt werden. Sie finden, je nach den Anteilen der Bindemittel - überwiegend Zemente - und entsprechender Zugabe von Beschleuniger als soforttragende, als früh tragende oder als spät tragende Baustoffe Verwendung.Hydraulically setting dam and backfill materials are both powdery as well as granular building materials known. The granular building materials are divided one after grain fractions of 2 - 0, 4 - 0 or 8 (15) - 0 mm, depending on whether this as fine mortar (2 - 0 mm), as coarse mortar (4 - 0 mm) or as backfill concrete (8 (15) -0 mm) can be used. You can find it, depending on the proportions of the binder - mainly cements - and the corresponding addition of accelerators as immediate, Use as early or late-load building materials.

Die vorerwähnte Abstufung entspricht dem zeitlichen Ablauf der Drucklestigkeitsentwicklung während der Entsorgungs-und Erhärtungszeit (nach Stunden und Tagen), wobei für die einzelnen Baustoffe nach der Zeit abgestufte Grenzwerte einzuhalten sind, wie aus der Figur der Zeichnung und der Tabelle 1 hervorgeht. The above-mentioned gradation corresponds to the chronological sequence of the pressure resistance development during the disposal and hardening time (after hours and days), whereby limit values graded according to the time must be observed for the individual building materials, as can be seen from the figure in the drawing and Table 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Damm- und Hinterfüllbaustoff der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der sowohl hohe Anfangsfestigkeiten als frühtragender Mörtel nach 3 h und 5 h als auch hohe Festigkeitswerte wie ein spättragender Mörtel nach 24 h und 48 h erzielt.The invention is based on the object of a dam and backfill building material of the type mentioned at the outset to create both high initial strengths as an early bearing mortar after 3 h and 5 h as well as high strength values such as a late-bearing mortar achieved after 24 h and 48 h.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.A preferred embodiment of the invention results from the Subclaim.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überraschenderweise sowohl schnelleres Erstarren der Mischung mit vergleichsweise hohen Anfangsfestigkeiten, z. B. 2 -6 N/mm 2 nach 3 h bzw. 10 - 20 N/mm nach 5 h Erstarrungszeit, erreicht, als dies für frühtragende Mörtelmischungen gefordert wird, als auch nach dem Erhärten sehr hohe Festigkeiten der Damm- und Hinterfüllbaustoffe mit 25 - 35 NImm2 nach 24 h und mit 34 - 43 NImm2 nach 48 h Erhärtungszeit erzielt, die über den Festigkeitswerten der üblichen spättragenden Mörtelmischungen liegen.When using the method according to the invention, surprisingly both faster solidification of the mixture with comparatively high initial strengths, z. B. 2 -6 N / mm 2 after 3 h or 10 - 20 N / mm after 5 h solidification time, achieved, than is required for early-load mortar mixes, as well as after hardening very high strength of the dam and backfill building materials with 25 - 35 NImm2 24 h and with 34 - 43 NImm2 after 48 h hardening time, which is above the strength values the usual late-bearing mortar mixes.

Die stark kohlehaltigen, aus Schieferton bestehenden Flotat i onsbe rge im Brennprozeß einer Wirbelschichtanlage werden im Temperaturbereich von etwa 850 c unter Zusatz von Kalksteinmehl so umgesetzt, daß ein Abbrand mit nicht rehydratisierbarem Tonanteil anfällt. Dieser Abbrand weist ohne Mahlprozeß eine natürliche, stoffeigene Feinheit von etwa 7.000 cm2/g bis etwa 10.000 cm2/g auf.The flotation bees, which are rich in carbon and consist of shale rge in the firing process of a fluidized bed system are in the temperature range of about 850 c with the addition of limestone powder implemented so that a burn with non-rehydratable Sound portion accrues. Without a grinding process, this burn-off has a natural, inherent substance Fineness of about 7,000 cm2 / g to about 10,000 cm2 / g.

Mit einer Wasseraufnahme, die im Mörtel gemessen bei 30 -40 Gew.-% Liegt, besitzt der Abbrand eine um 10 - 15 Gew.-% höhere Wasseraufnahme als die Normmörtel bekannter Bindemittel. Der Abbrand setzt sich nämlich körnungsmäßig aus feinen, blättrigen Partikeln zusammen, die sich schichtig, oft aufeinander aufbauend, mittig strukturell einordnen.With a water absorption measured in the mortar at 30-40% by weight If it is, the burn-up has a 10-15 wt .-% higher water absorption than the Standard mortar of known binders. The burn-up is granularly exposed fine, leafy particles, which are layered, often building on each other, classify structurally in the middle.

Die blättrigen Kornflächen zeigen sich reihig aufgliedernde Nocken, was eine intensive Durchfeuchtung des Einzelblattes jedes einzelnen Kornes ermöglicht.The leafy grain surfaces show lobes that are divided into rows, which enables intensive moisture penetration of the individual sheet of each individual grain.

Wird der Abbrand der Flotationsberge mit Wasser allein zu einer Paste verarbeitet, ergibt er keine nennenswerte Festigkeit. Wird dem Abbrand hingegen z. B. Zement zugemischt, so zeigt sich in Abhängigkeit von der zugesetzen Menge an Zement eine entsprechend intensive Aktivierung des in der Mischung enthaltenen latent-hydraulischen Abbrandes. Die Intensität der Puzzolan-Aktivierung kann durch einen auf die Mischung abgestimmten AufmahLprozeß des Abbrandes noch gesteigert werden.If the burning of the flotation mountains becomes a paste with water alone processed, it does not give any significant strength. Will the burn-up, however z. B. mixed cement, it shows up depending on the amount added a correspondingly intensive activation of the cement contained in the mixture latent hydraulic burn-up. The intensity of the pozzolan activation can be increased by A grinding process of the burn that is tailored to the mixture is further increased will.

Zum Vergleich wurden Mischungen A und B aus Abbrand und Zement mit Wasser sowie aus Normsand und Zement mit Wasser hergestellt, die unterschiedliche Festigkeitsentwicklungen zeigten. Die Mischungen A und B sind für Mörtel des Untertagebaues als charakteristisch anzusehen. Die Prismenfestigkeit nach DIN 1164 der beiden Mörtelmischungen A und B ergaben folgende Werte: Mischung A 2 80 % Abbrand als künstliches Puzzolan mit 9.500 cm /g (nach Blaine) 20 % Zement der Güte 45 F mit 3.500 cm2/g (nach Blaine) wurden mit Normsand und Wasser zu Mörtel verarbeitet. For comparison, mixtures A and B were produced from charring and cement with water as well as from standard sand and cement with water, which showed different strength developments. Mixtures A and B are to be regarded as characteristic of mortars used in underground construction. The prism strength according to DIN 1164 of the two mortar mixtures A and B resulted in the following values: Mixture A 2 80% burn-off as an artificial pozzolan with 9,500 cm / g (according to Blaine), 20% cement of quality 45 F with 3,500 cm2 / g (according to Blaine) processed into mortar with standard sand and water.

Dauer der Erhärtung 7 Tage 28 Tage 2 Druckfestigkeit in N/mm 9,50 22,50 Mischung 8 8Q % Quarzmehl (inerter Stoff) mit 5.830 cm2/g (nach Blaine) 2 20 x Zement der Güte PZ 45 F mit 3.550 cm /g (nach Blaine) wurden mit Normsand und Wasser zu Mörtel verarbeitet.Duration of hardening 7 days 28 days 2 Compressive strength in N / mm 9.50 22.50 Mixture 8 8Q% quartz flour (inert substance) with 5,830 cm2 / g (according to Blaine) 2 20 x cement of the quality PZ 45 F with 3,550 cm / g (according to Blaine) were mixed with standard sand and Water processed into mortar.

Dauer der Erhärtung 7 Tage 28 Tage Druckfestigkeit in N/mm 3,60 5,20 Danach sind Abbrände aus Flotationsbergen als hochwertiger latent-hydraulischer Zusatzstoff durch Zemente aktivierbar und erreichen die Festigkeitswerte von früh-und spättragenden Baustoffen des Untertagebaues, wie aus der Figur der Zeichnung ersichtlich ist.Duration of hardening 7 days 28 days Compressive strength in N / mm 3.60 5.20 According to this, burn-ups from flotation mountains are considered to be of high quality latent hydraulic Additive activated by cements and achieve the strength values of early and late-bearing building materials of the underground construction, as can be seen from the figure in the drawing is.

Erfindungsgemäß werden höhere Temperaturen bei der Verarbeitung des Mörtels angewendet. In das vorteilhaft mit Fegekorn angereicherte Mischgut wird auf 60 - 80 c vorerhitztes Wasser eingearbeitet.According to the invention, higher temperatures are used in the processing of the Applied mortar. In the mix advantageously enriched with Fegekorn Incorporated water preheated to 60 - 80 c.

Das Eintragen des Mörtels in die Form oder das Auftragen des Mörtels auf das Gebirge geschieht vorteilhaft im Mörtelspritzverfahren. Durch die Feinverdüsung des heißen Wassers wird dieses beim Aufprall der Mörtelmischung auf den festen Untergrund der schon vorgespritzten Masse in die blättrigen, narbig aufgerauhten Kornteilchen des Abbrandes eingedrückt. Dadurch wird auch das sich mittlerweile gebildete Zementgel in die Kapillaren des Abbrandkornes eingetragen. Auf diese Weise erfolgt eine intensive Hydratation, sowohl des latent-hydraulischen Abbrandes ats auch des mit dem Abbrand in Reaktion befindlichen Zementes.Entering the mortar into the mold or applying the mortar The mortar spraying method is advantageous for the mountains. Through the fine atomization of the hot water, this is when the mortar mixture hits the solid surface the already pre-injected mass into the leafy, pitted, roughened grain particles of the burn. This also removes the cement gel that has now formed entered into the capillaries of the burn-up grain. In this way an intense one takes place Hydration, both of the latent hydraulic burn-up as well as that with the burn-up reacting cement.

Durch den einsetzenden Prozeß der Hydratation und den ständigen weiteren Auftrag der Mischung mit dem darin enthaltenen hochfeinen Abbrand ergibt sich eine dichte, geschlossene Oberfläche. Diese dichte Masse übernimmt die Funktion sowohl eines Wärmespeichers als auch eines Wasserspeichers und beeinflußt das Reaktionsvermögen der einzelnen Stoffkomponenten positiv. Die Verfilzung der aufgetragenen Mörtelmasse ist so hoch, daß ein Rückprall von Feststoff nicht erfolgt. Ein Wasseraustrag aus der aufgetragenen Stoffmasse findet ebenfalls nicht statt.Through the beginning process of hydration and the constant further Application of the mixture with the extremely fine burn-off contained therein results in a dense, closed surface. This dense mass takes on the function of both a heat storage tank as well as a water storage tank and influences the ability to react of the individual substance components positive. The matting of the applied mortar mass is so high that solids do not rebound. A water discharge from the applied mass also does not take place.

Die sonst verwendeten Zusatzmittel, wie Wasserglas oder ähnliches Material, die üblicherweise für eine schnelle Abbindung der Masse sorgen, sind somit hier nicht erforderlich.The additives otherwise used, such as water glass or the like Material that usually ensures rapid setting of the mass are thus not required here.

Da der Abbrand eine sehr hohe Wasseraufnahme besitzt, kann bei der Herstellung des Mörtels mit Verflüssigern gearbeitet werden, um den Wasseranteil zu mindern. Für die Hydratation des Bindemittels ist dann immer noch eine ausreichende Wasserreserve in der blättrigen Struktur des Einzelkornes vorhanden.Since the burn has a very high water absorption, the Preparation of the mortar with plasticizers worked to reduce the water content to reduce. There is then still sufficient hydration for the binder Water reserve in the leafy structure of the single grain.

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert, deren Ergebnisse ebenfalls in der Figur der Zeichnung dargestellt sind: Mischung C Ein Abbrand-Zement-Mischgut hatte folgende Zusammensetzung: 37,5 % latent-hydraulischer Abbrand aus Bergematerial 37,5 % Zement und 25,0 % Fegekorn aus gebrochenen grünen Bergen.The invention is illustrated by the following examples and their results Also shown in the figure of the drawing are: Mixture C A burn-cement mix had the following composition: 37.5% latent hydraulic burn-up from tailings 37.5% cement and 25.0% sweeping grain from broken green mountains.

Bei einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 0,34 und einer Verarbeitung des Frischmörtels mit einer Temperatur von 0 40 c ergaben sich folgende Kennziffern: Erhärtungsdauer 3 h 5 h 24 h 48 h Druckfestigkeit in N/mm 2,0 10,8 26,0 34,1 Mischung D Ein Mischgut mit der gleichen Zusammensetzung wie Mischung C wurde mit einem Wasser/ Feststoff-Verhältnis des Mörtels von 0,3 und mit 60 c heißem Wasser zu einem Mörtel verarbeitet. Es ergaben sich folgende Kennziffern: Erhärtungsdauer 3 h 5 h 24 h 48 h 2 Druckfestigkeit in N/mm 6,2 19,4 35,2 43,2 Die Festigkeitswerte beider Mischungen liegen damit günstiger als die bei den üblichen frühtragenden Baustoffen nach 3 h und 5 h und auch höher als die der spättragenden Baustoffe nach 24 h und 48 h.With a water / solids ratio of 0.34 and one processing of the fresh mortar with a temperature of 0 40 c resulted in the following indicators: Setting time 3 h 5 h 24 h 48 h Compressive strength in N / mm 2.0 10.8 26.0 34.1 mixture D A mixture with the same composition as mixture C was mixed with a water / Solids ratio of the mortar of 0.3 and with 60 c hot water to a mortar processed. The following indicators resulted: setting time 3 h 5 h 24 h 48 h 2 Compressive strength in N / mm 6.2 19.4 35.2 43.2 The strength values of both mixtures are therefore cheaper than those for the usual early-bearing building materials according to 3 h and 5 h and also higher than that of the late-bearing building materials after 24 h and 48 h.

Vergleichsversuch Mischung E Zum Vergleich wurde ein Abbrand-Zement-Mischgut folgender Zusammensetzung hergestellt: 46 % Abbrand aus Flotationsbergen als künstlich hergestellter latent-hydraulischer Rohstoff, 46 % Zement PZ 45 F und 8 % grüne Berge als Fegekorn.Comparative experiment mixture E A burn-cement mix was used for comparison produced as follows: 46% burn-up from flotation mountains as artificial produced latent hydraulic raw material, 46% cement PZ 45 F and 8% green mountains as sweeping grain.

Das Mischgut wurde bei einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 0,32 und einer Wassertemperatur von ca. 20 C zu einem Mörtel verarbeitet. Es ergaben sich folgende Kennziffern: Erhärtungsdauer 3 h 5 h 24 h 7 d 28 d Druckfedtigkeit in N/mm 0,38 1,10 20,52 35,60 44,15 Die vorgegebenen Werte frühtragender Baustoffe werden im Vergleichsversuch nicht erreicht.The mixture was at a water / solids ratio of 0.32 and a water temperature of approx. 20 C processed into a mortar. It turned out the following indicators: hardening time 3 h 5 h 24 h 7 d 28 d pressure in N / mm 0.38 1.10 20.52 35.60 44.15 The specified values for early bearing building materials are not achieved in the comparison test.

Tabelle 1 DRUCKFESTIGKEIT IN NImm2 NACH EINER ABBINDEDAUER VON FESTIGKEITSKLASSEN t 15 15 min 1 h 3 h 5 h 24 h 48 h 7 d 28 d soforttragend 2 5 7,5 10 30 30 30 30 frühtragend 0 0 2 5 15 20 26 30 spättragend 0 0 0 0 5 8 14 20 - Leersite -Table 1 COMPRESSIVE STRENGTH IN NImm2 AFTER A SETTING TIME OF STRENGTH CLASSES t 15 15 min 1 h 3 h 5 h 24 h 48 h 7 d 28 d immediately bearing 2 5 7.5 10 30 30 30 30 early 0 0 2 5 15 20 26 30 late in pregnancy 0 0 0 0 5 8 14 20 - blank site -

Claims

Process for the production of dam and backfill building materials 1. Process for the production of dam and backfill building materials for underground mining, consisting of hydraulically setting binders and possibly additives, thereby characterized, a) that as a hydraulically setting binder burn-offs from carbonaceous Tailings from processing 2 with a fineness of at least 6,000 cm / g (according to Blaine) is used in an amount up to 70% by weight, and b) as another hydraulically setting binder 30 wt .-% to 50 wt .-% cement is added and c) up to 30% sweeping grain is incorporated as an aggregate, and d) mortar mixtures with the addition of water at a temperature of 60 to 80 c.

2. Process for the production of dam and backfill building materials according to Claim 1, characterized in that the mortar is introduced into molds as a spray mortar or is applied to the mountains.