马旭明 倪 文 徐 东

(1.北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083；2.金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083；3.工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室，北京 100083；4.北京科技大学能源与环境工程学院，北京 100083)

胶结充填法是指将胶结剂、骨料和水按一定比例混合并搅拌均匀后，通过输送管道以重力自流或泵送的方式将充填浆体或膏体输送到采空区的充填采矿方法[1]。胶结充填体的主要作用是满足采矿设备的作业要求和提供人工底柱或假顶，故强度要求根据充填工艺和充填体作用不同而变化，一般为1～5 MPa[2]。胶结充填具有充填材料强度高、充填工艺简单和充填速度快等优点，而且也可以有效地利用尾砂，对于解决大量尾砂堆存造成的安全隐患和环境问题具有重要的意义[3-7]。随着充填技术的进步，全尾砂高浓度胶结充填和膏体充填逐渐在充填采矿中得到迅速发展。

水泥作为胶结充填中使用时间最久且应用最广的胶结剂，具有强度发展稳定和性质可靠等特点而在矿山充填中得到大规模应用，最常用的水泥种类为普通硅酸盐水泥(P·O)[8-9]。但水泥作为充填胶结剂也存在以下问题：①水泥熟料生产过程中需要消耗大量的煤、电、石灰石和粘土等资源且每生产1 t水泥熟料会排放出大约0.95 t CO2，造成资源浪费和环境污染[10]；②当尾砂中含有硫化物时，硫化物经过氧化形成的酸和硫酸盐会降低水泥胶结充填材料的稳定性[11]；③水泥胶结剂的费用占充填成本的60%～80%[12]。……