(1)浅井开采地压显现以岩石片帮、顶板岩石表面剥落和破坏为主要特征,即使发生岩爆其规模和破坏性都非常有限。而深井开采,原岩应力高,岩石的应变能高度聚集,并在瞬间呈爆炸性释放,其破坏性极为剧烈,并可能导致地震活动,因此充填体的主要功能将是阻止或减缓这种能量瞬间的释放,这就对充填体强度和质量有更高的要求。所以研究充填体的承载机理、充填材料特性及采场充填工艺,并实现充填体质量的有效控制,从而达到低成本、高质量构筑深井充填体的目标。
(2)在浅井开采中,充填料管道自流充填系统应用最为广泛,但由于浅部开采充填倍线一般变化为4~8,因此充填料浆的输送质量浓度受到很大限制,一般变化在65%~72%,这使得充填料浆进入采场后,脱水量大、水泥离析严重、充填体固结慢、强度偏低、充填质量不高。深井开采,充填倍线小(1~3),这为输送高浓度浆体、提高充填体质量创造了必要条件。因此,研究高浓度浆体管道输送特性,根据充填料浆特性,分析料浆制备与输送系统的适应性,是实现高浓度充填料输送,提高充填体强度的关键之一。
(3)为了实现高浓度充填浆体的自流管道输送,必须研究深井两相流输送技术,即料浆特性、料浆配合比、密度、粘度等高浓度浆体管输特性对临界流速的影响及相应的管道水力参数的计算,从而针对具体深井矿山,选择适当的管径、浓度、流速和输送量,使系统达到运行可靠、经济效果好的目的。
(4)深井管输系统,由于地表与井下高差大、充填倍线小、料浆在输送过程中流速大,将对管道形成较高的压力。因此必须解决系统减压问题,否则将严重影响到管输系统的安全运行。
(5)深井自流管输系统由于料浆运行速度高,将对管道垂直段产生严重的冲击磨损,因此研究满管流输送技术,实现深井充填系统满管流输送,降低冲击磨损具有非常重要的工程意义,同时,研究高压流动浆体对管道的动力磨损机理,实现对深井管道磨损程度的预测,合理采用降低管道磨损的技术对策,对延长管道的服务年限,降低成本同样十分重要。
深井充填在我国尚处于起步阶段,因此深井充填的技术研究成果相对匮乏,深井充填设计、施工与控制只能参照浅井充填理论。国外虽有研究,但并不系统,随着我国越来越多的矿山进入深井开采行列,采用深井充填工艺的矿山将越来越多,为提高深井充填效率与水平,必须创建系统的深井充填理论体系与技术手段。因此在全面分析深井充填特点与存在问题的基础上,展开深井充填体作用机理、充填材料与充填质量控制、深井两相流理论、深井管道系统减压、深井满管流输送技术、管道磨损机理与防磨损技术等研究,将会加速完善和发展我国深井充填技术体系,为深井矿山充填设计、施工与管理提供重要的理论依据和操作性强的实施方案,对我国矿业可持续发展具有重要的理论价值和应用价值。