Barricade failures generally occur at the early times of paste backfill when it is fresh in the stopes. The backfill strength increases and need for barricading pressure decreases as a result of the hydration reactions. In this study, paste backfill barricades of Cayeli copper mine were investigated to design cemented mineral processing plant tailings as barricade body concrete. Paste backfill in sub-level caving stopes of the mine needs to be barricaded for only four or five days. Therefore, short term strength and workability tests were applied on several cemented tailings material designs. Barricade failure mechanisms, important points of barricade designing and details of the new concrete material are explained in this work. According to the results obtained with this experimental study, the tailings were assessed to be used in concrete applied as temporary supports such as cemented paste backfill barricades.
Dawei Yin;Zhibin Lu;Zongxu Li;Chun Wang;Xuelong Li;Hao Hu
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.2
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pp.125-137
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2024
In paste backfill mining, cemented coal gangue-fly ash backfill (CGFB) can effectively utilize coal-based solid waste, such as gangue, to control surface subsidence. However, given the pressurized water accumulation environment in goafs, CGFB is subject to coupling effects from water pressure and chloride ions. Therefore, studying the influence of pressurized water on the chlorine salt erosion of CGFB to ensure green mining safety is important. In this study, CGFB samples were soaked in a chloride salt solution at different pressures (0, 0.5, 1.5, and 3.0 MPa) to investigate the chloride ion transport characteristics, hydration products, micromorphology, pore characteristics, and mechanical properties of CGFB. Water pressure was found to promote chloride ion transfer to the CGFB interior and the material hydration reaction; enhance the internal CGFB pore structure, penetration depth, and chloride ion content; and fill the pores between the material to reduce its porosity. Furthermore, the CGFB peak uniaxial compression strain gradually decreased with increasing soaking pressure, whereas the uniaxial compressive strength first increased and then decreased. The resulting effects on the stability of the CGFB solid-phase hydration products can change the overall CGFB mechanical properties. These findings are significant for further improving the adaptability of CGFB for coal mine engineering.
To improve the utilization rate of construction waste as mine backfilling materials, this paper investigated the feasibility of using recycled powder as mine paste backfilling cementitious material, and studied the pozzolanic activity of recycled construction waste powder. In this study, alkali-calcium-sulfur served as the activation principle and an orthogonal test plan was performed to analyze the impact of the early strength agent, quick lime, and gypsum on the pozzolanic activity of the recycled powder. Our results indicated that in descending order, early strength agent > quick lime > gypsum affected the strength of the backfilling paste with recycled powder as a cementitious material during early phases. The strength during late phases was affected by, in descending order, quick lime > gypsum > early strength agent. Using setting time and early compressive strength as an analysis index as well as an extreme difference analysis, it was found that the optimal ratio of recycled powder cementitious material for mine paste backfilling was recycled powder:quick lime:gypsum:early strength agent at 78%:10%:8%:4%. X-ray diffraction analysis and scanning electron microscope were used to show that the hydration products of recycled powder cementitious material at the initial stages were mainly CH and ettringite. As hydration time increased, more and more recycled powder was activated. It mainly became calcium silicate hydrate, calcium aluminate hydrate, etc. In summary, recycled powder exhibited potential pozzolanic activities. When activated, it could replace cementitious materials to be used in mine backfill.
To prevent possible accidents by surface subsidence, backfilling operation is known to be one of the most effective methods for ensuring the long-term ground stability because it can eliminate fundamentally the origin of underground mine opening collapse. Also, for effective backfilling of underground mine opening, it is necessary to keep monitoring of backfilled mine opening for analyzing several factors such as filling effect with change of backfill material and characteristics of backfill material. Therefore, in this study, a monitoring system which consists of measuring device and software program has developed to examine the performance of backfilling operation and verify to field applicability to underground mine. Sensors for measuring device have been selected through study of recent research papers and mock-up test has been performed to verify the system compliance. Also, monitoring result of the mock-up test compared to case studies in some countries. From monitoring result fo the mock-up test compared to case studies in some countries, consequently, it was concluded that the developed real-time monitoring system had ensured filed applicability in the underground mine.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.2
no.2
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pp.62-71
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2000
The abandoned mines causing settlement of the surface above and collapse of the cavities are the major influencing factor on the stability of the nearby underground structures. To prevent the harmful effect, the backfill methods are commonly applied to the cavities although the design criteria and the analysis method are not properly addressed in some cases. An approximate analytical method together with the numerical technique is considered in this study to simulate the gradual deterioration of the rock masses around the cavities and, therefore, the influential zone to the underground structures passing through the cavities. Also considered in this study is the backfill effect on the stability of the rock masses around the cavities. Specifically, the incomplete backfill effect is compared with that of the idealized backfill method by adopting elasto-plastic analysis involving a strain softening material law.
At present research on mining backfill materials is being carried out to prevent ground subsidence and breaking by underground cavern of exhausted mines. However, backfill materials can cause secondary environmental issues such as ground pollution. To solve these issues, liner and cover materials are constructed before backfill materials constructed, to inhibit toxic substances form moving to the surroundings. Liner and cover materials, however, should have an accelerating performance after construction and when the accelerating performance is degraded, the work efficiency can be lowered, and the construction cost can be increased, by many rebound content. Therefore, this study develops mining liner and cover materials, and evaluates their accelerating performance and physical properties of liner and cover materials by types and content of accelerating agent. In case of aluminate accelerating agent, it is mixed with more than 5% of liner and cover materials(binder/ratio); thus an accelerating performance satisfying Korean Industrial Standards(KS) occurs, and in case of alkali-free accelerating agent, when it is mixed with more than 7%(binder/ratio), accelerating performance satisfying KS occurs. The more the accelerating agent capacity increases, the more compressive strength decreases. In addition, it is confirmed that compressive strength of aluminate accelerating agent is more degraded than compressive strength of the alkali-free accelerating agent. It is also confirmed that drying shrinkage stability of the alkali-free accelerating agent is better than the drying shrinkage stability of the aluminate accelerating agent.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.18
no.1
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pp.25-31
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2018
In this study, the Controlled Low Strength Material (CLSM) was investigated to utilize the bottom ash and fly ash generated in the Circulating Fluidized Bed Combustor (CFBC). It was confirmed that the CFBC fly ash (CFBC-F) and CFBC bottom ash (CFBC-B) had an irregular particle shape through SEM measurement. According to the results of the hazard analysis, it was also confirmed that they were environmentally safe. In the case of mixing with CFBC-F, the unit quantity was increased. Regarding the rate of change of length, shrinkage in the range of -0.05~0.50% occurred in the air dry curing condition and expansion in the range of 0.1~0.6% in the sealed curing condition. Compressive strength was increased in the sealed curing condition compared to the air dry curing condition because there was enough moisture for hydration reaction in the long term. Therefore, the results of this study are likely be used as basic research data of mine filler materials.
A Controlled Low-Strength Materials (CLSM) is suitable for mine backfilling because it does not require compaction owing to it high fluidity and can be installed quickly. Therefore, a CLSM utilizing $CO_2$-solidified Circulating Fluidzed Bed Combustion (CFBC) coal ash was developed and it's properties were investigated, since. $CO_2$-solidification of CFBC coal ash can inhibit exudation of heavy metals. The chemical composition and specific surface area of Pulverized coal Combustion fly ash and CFBC fly ash were analyzed. The water ratio, compressive strength and length change ratio of CLSM were confirmed. The water ratios differed with the specific surface area of the CLSM. It was confirmed that the porosity of CLSM affected its compressive strength and length change ratio.
The air quality near the backfilled site area is significantly deteriorated during and even after the curing period of the backfill materials. Hazardous gases such as NH3 and CO2 may leak out prolongedly from the mined-out sites backfilled with the composite carbonate-based material; leakage can be observed at the underground working sites as well as on the surface. At operating mines, underground gas leakage will severely aggravate the workplace environment. The ventilation schemes should supply sufficient air to dilute the contaminated air, and control the toxic gas leakage and dispersion. This study shows the applicability of pressurization ventilation system to control gas leakage and dispersion at the backfilled underground mine site.
In many countries, recycling coal ashes as backfill materials for subsided lands, abandoned mine tunnels, and road pipeline constructions by making low-strength concretes with minimal amounts of cement is frequently considered for massive treatment of coal ashes. This study investigates the variation of heavy metals in the concrete test pieces prepared for the cases of using only Portland cement as binding material, fly ash as a replacement of the cement, sand as aggregates, and disposed ashes in the ash ponds as a replacement of aggregates. Heavy metal contents were measured based on the aqua regia extraction technique following the Korean Standard for Fair Testing of Soil Contamination and the influences of each materials on the total heavy metal contents were also assessed. Results show that the cement has the highest Cu, Pb, and Zn concentrations than any other materials. Therefore, the test pieces show significant concentration decreases for those metals when the cement was replaced by fly ash. Ponded ash shows low concentrations relative to fly ash in most of the parameters but shows higher Cu and Ni, and lower Pb levels than the sand aggregate. In overall, heavy metal levels of the test pieces are regulated by mixing among the used materials. Test pieces prepared during this study always show concentrations much lower than the Worrisome Level of Soil Contamination (Area 1), which was designated by the Soil Environment Conservation Act of Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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