充填采礦法因其礦石回收率高、回采安全和保護環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應用于金屬、非金屬地下礦山開(kāi)采[1-3]
近年來(lái),地球淺埋礦產(chǎn)資源被大量開(kāi)采而日趨枯竭,資源開(kāi)發(fā)由淺部轉向深部,由平原轉向高寒、凍土區域的發(fā)展方向將更受關(guān)注[4-5]
我國的常年凍土約占國土面積的20%,加拿大的約占50%,而俄羅斯的高達63%
這些地區的地面氣溫一般處于零度以下[6-7],其特殊的氣候條件和人類(lèi)活動(dòng)導致生態(tài)環(huán)境脆弱、自我修復困難[8-9]
為充分回收資源、防止地表塌陷和地表尾礦堆存,充填采礦法在高寒地區地下礦山的應用比例將會(huì )得到極大提高
在膠結充填采礦技術(shù)應用于高寒地區的資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于環(huán)境溫度較低造成管輸困難、充填體強度降低,導致堵管、圍巖冒落、塌方及充填體垮塌等現象 [10],如吉林省埃爾拉多某金礦井下曾發(fā)生多起充填體大規??逅鶾5],新疆伽師銅礦冬季膏體早期強度發(fā)展緩慢[11]等
國內外部分學(xué)者從物料配比、膠凝材料、養護時(shí)間等多個(gè)方面考慮,針對不同溫度下膠結充填體的固結特性進(jìn)行了研究
FALL等[12]在不同養護時(shí)間和溫度下對不同類(lèi)型的充填體試樣進(jìn)行力學(xué)性能、微觀(guān)結構試驗,發(fā)現低溫環(huán)境會(huì )延緩無(wú)水熟料相的溶解進(jìn)而降低水泥水化反應程度
JIANG等[13]采用柱狀實(shí)驗裝置研究了不同溫度下膏體的物理性能,結果表明:低溫下已固化的膏體試塊存在未水化水泥熟料和較少的水化產(chǎn)物
趙國彥等[14-15]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法和中心復合試驗研究了低溫高寒環(huán)境下灰砂比、料漿質(zhì)量濃度及養護時(shí)間對充填體強度和料漿流動(dòng)性的影響,發(fā)現強度隨著(zhù)灰砂比、養護時(shí)間及質(zhì)量濃度的增大而增大,在一定范圍內,充填體的整體滿(mǎn)意度隨溫度的增加而增加
關(guān)士良等[16]利用甲瑪礦尾砂在5 ℃和20 ℃養護溫度下開(kāi)展充填體試塊抗壓強度與電子掃描對比試驗,發(fā)現低溫下強度降幅在5%~30%內,試塊內部結構致密性較差,從而解釋了宏觀(guān)強度折減的原因
充填成本和充填體的力學(xué)性能是影響膠結充填采礦技術(shù)應用的主要因素,降低充填成本和充填體盡早達到強度要求對提高礦山企業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義[17-18]
早強劑在混凝土領(lǐng)域中的廣泛應用引起了部分礦山充填工藝學(xué)者的關(guān)注,用以提高充填體的早期強度[19]
張豐等[20]采用CaBr2、LiBr和TIPA(三異丙醇胺)三組分制備低溫早強劑,在5 ℃養護溫度下,外摻早強劑凈漿試件較
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