Одним из эффективных способов защиты от протаивания подземных горных выработок шахт и рудников Севера, эксплуатирующихся в знакопеременном или положительном тепловых режимах, является применение в том числе теплозащитных набрызгбетонных покрытий с легким наполнителем. В статье приведены результаты исследований на основе разработанной методики и программного комплекса по прогнозу динамики и особенностям формирования теплового режима в горных выработках золотороссыпной шахты криолитозоны закрепленных металлической и комбинированной теплозащитной набрызгбетонной крепью. Выполнены прогнозные расчеты параметров теплового режима выработок, представленных в графическом виде. Сделаны выводы, что теплозащитная крепь толщиной до 10 см не обеспечивает защиту горных выработок от растепления, и для предотвращения этого необходимо применение более совершенных крепей и регулирование теплового режима в шахте в летний период. В случае консервации шахты на летний период применение теплозащитного набрызгбетона позволит сместить срок консервации шахты на начало июня, тем самым продлив добычной сезон. Подчеркивается, что тепловой режим является основным фактором, определяющим условия работы горнодобывающего предприятия - круглогодичные или с консервацией на летний период, которые определяются технико-экономическим расчетом. Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки РФ (тема № 0297-2021-0021, ЕГИСУ НИОКТР N 122011800083-0) с использованием (прибора, приборной базы, инфраструктуры и др.) ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН в рамках реализации мероприятий по гранту N 13.ЦКП.21.0016.
One of the effective ways to protect underground mines in mines of the North, operating in alternating or positive thermal conditions, from thawing is the use of heat-protective sprayed concrete coatings with light filler. The article presents the results of research based on the developed methodology and software package for predicting the dynamics and features of the formation of the thermal regime in the mine workings of a gold placer mine in the permafrost zone secured with metal and combined heat-protective shotcrete support. Forecast calculations of the parameters of the thermal regime of workings presented in graphical form were carried out. It was concluded that heat-protective support up to ten centimeters thick does not protect mine workings from thawing and to prevent this it is necessary to use more advanced supports and regulate the thermal regime in the mine in the summer. If the mine is mothballed for the summer, the use of heat-protective shotcrete will allow the mine mothballing period to be shifted to the beginning of June, thereby extending the mining season. It is emphasized that the thermal regime is the main factor determining the operating conditions of a mining enterprise - year-round or with conservation for the summer period, which are determined by technical and economic calculations. The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (topic No. 0297-2021-0021 of the unified state information system for recording research, development and technological work for civil purposes No. 122011800083-0) using the equipment of the Center for Collective Use of the Federal research center "Yakut Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences", grant No. 13. Center for collective use 21.0016.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по определению прочности образцов льдопородной закладки на сжатие в зависимости от содержания воды и коротких полипропиленовых волокон диаметром 10÷15 мкм. Промораживание и испытание исследуемых образцов проводились при температуре -20 °С. Установлено оптимальное содержание фибры для льдопородной закладки из дробленого алевролита с золотоносного месторождения "Бадран". Наибольший прирост прочности льдопородных образцов на 38 % с 8,7 до 12 МПа достигается при объемном содержании фибры µ ≈ 0,5 % (4,35 кг/м3). При содержании фибры от 4,35÷17,4 кг/м3(µ = 0,5÷2 %) прочность исследуемых образцов варьируется в пределах от 12 до 10,4 МПа. Дальнейшее увеличение содержания фибры до 34,8 кг/м3 (≈ 4 %) приводит к снижению плотности исследуемых образцов с 1763 до 1476 кг/м3 и прочности до 5,8 МПа. В условиях неполного водонасыщения при объемном содержании воды в 15 и 30 % введение фибры в состав льдопородной закладки не приводит к росту прочности. Исследуемые образцы разрушались в части, где количество льда-цемента было наименьшим. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о наличии технической возможности повышения прочности льдопородного закладочного материала путем введения в состав смеси хаотично ориентированных микроармирующих волокон. Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности повышения прочности целиков из льдопородной закладки без существенного изменения апробированной технологии, при минимальных дополнительных затратах. Полученные результаты исследований рекомендуются для использования при формировании закладки из промораживаемых пород в натурных условиях и расчетах конструктивных параметров систем разработки с применением смерзающейся закладки. Лабораторные исследования проводились на оборудовании ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН (грант 13.ЦКП.21.0016).

Установлены закономерности изменения удельной энергоемкости разрушения мелкозернистого бетона в зависимости от содержания базальтового волокна (фибры) и воздействия циклов замораживания-оттаивания. Энергоемкость определялась при помощи вертикального копра К.И. Сыскова, в качестве дисперсной армирующей фазы применялось базальтовое волокно Æ23 мкм, длиной 6 мм. Циклическому замораживанию-оттаиванию подвергались образцы, насыщенные раствором хлористого натрия по третьему ускоренному методу (температура замораживания -50±5 °С) в соответствии с ГОСТ 10060.0-95 и 10060.2-95. Установлено, что дисперсное армирование мелкозернистого бетона базальтовой фиброй способно увеличить его энергоемкость разрушения до 1,8÷1,9 раз. При воздействии 5 циклов замораживания-оттаивания снижение энергоемкости разрушения неармированных образцов достигает 58% от исходной. Энергоемкость разрушения образцов, содержащих 2 и 4% базальтовой фибры, после 5 циклов по-прежнему превосходит энергозатраты на разрушение образцов контрольной неармированной серии в 1,2÷1,6 раз соответственно. Полученные закономерности могут быть использованы при разработке составов бетонов и конструкций из них, более стойких к воздействию ударных нагрузок и знакопеременных температурных воздействий. Область применения: строительство и эксплуатация различных бетонных конструкций в условиях Севера и рудников криолитозоны
The article presents the results of the investigations aimed to relate variation in energy consumption of fined-grained concrete destruction, content of basalt fiber and cyclic freeze-thaw effect. The energy consumption of fine-grained concrete destruction was determined using the vertical impact testing machine by Syskov, the reinforcement of concrete was basalt fibers with a diameter of 23 μm and 6 mm long. Concrete samples saturated with sodium chlorite solution were subjected to cyclic freeze and thaw by the third rapid method (freezing temperature 50±5°С) as per state standards GOST 10060.0-95 and 10060.2-95. It is found that dispersed reinforcement of fine-grained concrete with basalt fibers increases energy consumption of concrete destruction up to 1.8-1.9 times. The fiber-reinforced concrete samples are capable to resist impact loading after effect of alternating temperature. After 5 freeze and thaw cycles, reduction in the energy consumption of nonreinforced concrete destruction reaches 58% of initial value...

Как известно, одним из способов повышения прочностных показателей строительных материалов на цементном вяжущем является введение в их состав различных армирующих наполнителей, в том числе базальтового волокна (фибры диаметром 10-20мкм). Приведены результаты лабораторных исследований по определению предела прочности при изгибе и сжатии, удельной энергоемкости разрушения и ударной вязкости цементного камня в зависимости от содержания базальтового волокна (диаметром 13 мкм., длиной 12 мм). В ходе проведенных исследований установлено, что армирование цементного камня базальтовой фиброй является эффективным средством повышения его прочности при изгибающих нагрузках, максимальный прирост прочности (до 50-57%) достигается при содержании волокна в количестве от 2 до 3% от массы вяжущего; при испытаниях на сжатие значительного изменения предела прочности не выявлено. Удельная энергоемкость разрушения цементного камня при содержании волокна от 1 до 3% возрастает до 23.1%, а ударная вязкость до 22,1%. Полученные закономерности могут быть использованы при составлении рекомендаций по разработке композиционных материалов для возведения бетонных конструкций с высокими эксплуатационными свойствами, например базальто-фибро-армированного торкрет-бетона более стойкого к нагрузкам от горных ударов и взрывных работ.
As it is known, one of the methods of building material strength characteristics increase based on cement astringent is implantation to it’s structure of different reinforcing fillers, including basalt fiber. (fiber diameter 10-20 mkm). The article presents the results of laboratory research on bending and pressure breaking point determination, destruction energy intensity and impact elasticity of cement stone depending on basalt fiber contents (diameter 13 mkm, length 12 mm.). It is determined during research carried out, that cement stone reinforcement by basalt fiber is effective method of strength increase under bending loading, maximum strength growth (up to 50-57%) reaches under fiber content in an amount from 2 to 3% of astringent mass; during pressure testing there were no significant breaking point change discovered. Cement stone destruction energy intensity at fiber content from 1 to 3% increases up to 23,1%, and impact elasticity up to 22,1%. Obtained regularities may be used to recommendation forming of composite materials development assigned to concrete structure erection with high performance attributes, for example basalt-fibro-reinforced gunite more stable to loading from mountain bumps and blasting operations.

Приведены некоторые результаты исследований по определению влияния базальтовой фибры длиной 6 мм и диаметром 23 мкм на прочность мелкозернистого бетона (цементно-песчаной матрицы) при изгибе и сжатии, в том числе после знакопеременных температурных воздействий. Установлено, что наибольшее увеличение прочности мелкозернистого бетона при изгибе на 31÷36% наблюдается при содержании фибры в количестве 4÷6% от массы сухих компонентов смеси (цемент + песок). Существенного прироста предела прочности при сжатии - не наблюдается, кроме того, при содержании фибры в количестве 6% происходит снижение прочности на 16% от образцов исходной (неармированной) серии. Воздействие 5 циклов замораживания-оттаивания по третьему ускоренному методу (температура замораживания минус 50±5 °С, ГОСТ 10060.2-95) привело к снижению прочности при изгибе образцов неармированной серии на 73% от исходной, в то время как прочность образцов содержащих фибру в количестве 2 и 4% снизилась на 40 и 35% соответственно. При испытаниях на сжатие воздействие 5 циклов замораживания-оттаивания привело к снижению прочности образцов контрольной неармированной серии на 47%, в то время как, снижение прочности у образцов содержащих фибру в количестве 2% составило 5% от контрольной, что в соответствии с ГОСТ 10060.0-95 соответствует марке морозостойкости F200. Полученные результаты свидетельствуют, что дисперсное армирование мелкозернистого бетона базальтовой фиброй способно увеличить его морозостойкость, сопротивляемость нагрузкам при изгибе и сжатии и тем самым расширить область его применения.
The article presents some research findings on the effect of basalt fiber 6 mm in length with a diameter of 23 μm on strength of fine-grained concrete (cement-and-sand matrix) under bending, compression and alternating thermal forces. It is found that the maximum increase in the bending strength of concrete by 31-36% is reached at the fiber content of 4-6% of dry mixture weight (cement+sand). There is no considerable increment in the compressive strength; moreover, at the fiber content of 6%, the compressive strength decreases by 16% as compared with the initial (non-reinforced) specimens. Exposure to 5 accelerated freezing-thawing cycles (freezing temperature 50±5°С, State Standard GOST 10060.2-95) resulted in the reduction in the bending strength of non-reinforced specimens by 73% as against the untreated specimens whereas the strength of the specimens with the fiber content of 2 and 4% lowered by 40 and 35%, respectively. In the compression testing, 5 freezing-thawing cycles decreased the strength of the check non-reinforced specimens by 47% while the decrease in the strength of the reinforced specimens with the fiber content of 2% made 5% as against the check specimens, which corresponded to the freeze resistance grade F200 in compliance with GOST 10060.2-95. The obtained results prove that disperse reinforcement of fine-grained concrete with basalt fiber can increase freezing resistance of concrete and its resilience under bending and compression, which expands application field of concrete.