1.3 深井矿山充填技术发展现状(4)

(3)各种混凝土外加剂在矿山充填中得到应用。

添加化学外加剂是一种改善流体流动性能的有效途径,在混凝土工程中得到广泛应用。添加少量外加剂可以改善混凝土的工作性能,提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性能。由于成本问题和认识问题,除美国等少数国家将混凝土外加剂应用于矿山充填料浆中之外,化学外加剂在矿山充填中的应用实例还比较少。我国某矿曾在1993年开展了用高效减水剂提高充填料浆输送浓度的试验研究,随后于1995年进行了早强减水剂提高充填体强度的作用机理与工业试验研究。试验中取得较好的效果。

(4)充填体承载机理研究成果丰硕。

充填采场属于人工支护的范畴。类似于采用锚杆、喷射混凝土等人工措施支护采场巷道,其目的在于维护采场围岩的自身强度和支护结构的承载能力,防止采场或巷道围岩的整体失稳或局部跨冒。

南非在深井黄金矿山的开采中,大多采用了充填采矿法,并对充填机理进行了相当的研究。KirstenHAD和StaceyTR研究指出:充填体维护采场稳定的作用是多种形式的,因此,支护机理不是靠充填体压缩所产生的作用来决定工作中充填体的稳定效果。尽管任何一种支护机理的单独作用是极小的,但其综合作用预期可以大大增强采场围岩的稳定性。

(5)两相流理论成为指导充填系统设计的重要理论基础。

管道自流输送属于典型的固-液两相流。管道自流输送系统的设计要求对浆体的流动性能、管道的阻力损失(水力坡度)等作出定量的分析计算。为满足生产实际需求,国内外对两相流理论进行了较深入的研究。根据不同的物料性质及输送条件,提出了各种水力坡度计算的经验公式,比较著名的如尤芬公式、纽伟特(Newitt)公式、卡尔斯公式、金川公式、鞍山黑色金属矿山设计院公式、陕西水科所公式等;根据浆体在管道中的悬浮状态对浆体输送性能的影响,提出了改善浆体流动特性的途径;充填系统设计所需要的临界管道直径、临界浆体流速、输送能力等指标都有比较可靠的计算方法。

(6)深井条件下,充填材料与充填技术研究已经取得进展,但并不系统。

南非研究人员在Elandsrand金矿提出了用能量释放速度(ERR)来评价深井充填体作用的新方法。在南非、加拿大、美国、巴西等深井开采的国家,已经有深井充填材料、管道减压技术、充填料冷却技术等方面的研究成果,但尚未形成系统的深井充填理论体系。

(7)管道磨损对策研究。

管道磨损是充填法矿山普遍存在的难题,管道磨损原因及对策的分析与研究也是充填技术发展的一个重要内容。影响管道磨损原因很多,既有管道本身因素,也有充填料浆性能因素。威华塔斯兰得金矿的英美研究实验室(AARL)设计了一种滚筒机进行了管道磨损试验。不少矿山根据管道底部易磨损的特点,采用定时翻转管道的方法,延长管道使用寿命。耐磨损管道也已经在许多矿山得到应用。

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