正文

1.3 深井礦山充填技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀(4)

深井礦山充填理論與管道輸送技術(shù) 作者:王新民


(3)各種混凝土外加劑在礦山充填中得到應(yīng)用。

添加化學(xué)外加劑是一種改善流體流動性能的有效途徑,在混凝土工程中得到廣泛應(yīng)用。添加少量外加劑可以改善混凝土的工作性能,提高硬化混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性能。由于成本問題和認(rèn)識問題,除美國等少數(shù)國家將混凝土外加劑應(yīng)用于礦山充填料漿中之外,化學(xué)外加劑在礦山充填中的應(yīng)用實例還比較少。我國某礦曾在1993年開展了用高效減水劑提高充填料漿輸送濃度的試驗研究,隨后于1995年進(jìn)行了早強(qiáng)減水劑提高充填體強(qiáng)度的作用機(jī)理與工業(yè)試驗研究。試驗中取得較好的效果。

(4)充填體承載機(jī)理研究成果豐碩。

充填采場屬于人工支護(hù)的范疇。類似于采用錨桿、噴射混凝土等人工措施支護(hù)采場巷道,其目的在于維護(hù)采場圍巖的自身強(qiáng)度和支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力,防止采場或巷道圍巖的整體失穩(wěn)或局部跨冒。

南非在深井黃金礦山的開采中,大多采用了充填采礦法,并對充填機(jī)理進(jìn)行了相當(dāng)?shù)难芯?。KirstenHAD和StaceyTR研究指出:充填體維護(hù)采場穩(wěn)定的作用是多種形式的,因此,支護(hù)機(jī)理不是靠充填體壓縮所產(chǎn)生的作用來決定工作中充填體的穩(wěn)定效果。盡管任何一種支護(hù)機(jī)理的單獨(dú)作用是極小的,但其綜合作用預(yù)期可以大大增強(qiáng)采場圍巖的穩(wěn)定性。

(5)兩相流理論成為指導(dǎo)充填系統(tǒng)設(shè)計的重要理論基礎(chǔ)。

管道自流輸送屬于典型的固-液兩相流。管道自流輸送系統(tǒng)的設(shè)計要求對漿體的流動性能、管道的阻力損失(水力坡度)等作出定量的分析計算。為滿足生產(chǎn)實際需求,國內(nèi)外對兩相流理論進(jìn)行了較深入的研究。根據(jù)不同的物料性質(zhì)及輸送條件,提出了各種水力坡度計算的經(jīng)驗公式,比較著名的如尤芬公式、紐偉特(Newitt)公式、卡爾斯公式、金川公式、鞍山黑色金屬礦山設(shè)計院公式、陜西水科所公式等;根據(jù)漿體在管道中的懸浮狀態(tài)對漿體輸送性能的影響,提出了改善漿體流動特性的途徑;充填系統(tǒng)設(shè)計所需要的臨界管道直徑、臨界漿體流速、輸送能力等指標(biāo)都有比較可靠的計算方法。

(6)深井條件下,充填材料與充填技術(shù)研究已經(jīng)取得進(jìn)展,但并不系統(tǒng)。

南非研究人員在Elandsrand金礦提出了用能量釋放速度(ERR)來評價深井充填體作用的新方法。在南非、加拿大、美國、巴西等深井開采的國家,已經(jīng)有深井充填材料、管道減壓技術(shù)、充填料冷卻技術(shù)等方面的研究成果,但尚未形成系統(tǒng)的深井充填理論體系。

(7)管道磨損對策研究。

管道磨損是充填法礦山普遍存在的難題,管道磨損原因及對策的分析與研究也是充填技術(shù)發(fā)展的一個重要內(nèi)容。影響管道磨損原因很多,既有管道本身因素,也有充填料漿性能因素。威華塔斯蘭得金礦的英美研究實驗室(AARL)設(shè)計了一種滾筒機(jī)進(jìn)行了管道磨損試驗。不少礦山根據(jù)管道底部易磨損的特點(diǎn),采用定時翻轉(zhuǎn)管道的方法,延長管道使用壽命。耐磨損管道也已經(jīng)在許多礦山得到應(yīng)用。


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