矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究.pdf

中南大学硕士学位论文矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究姓名：丁德强申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：王新民20070101要摘胶结充填技术作为深井、复杂、特殊条件矿床的一种行之有效的开采技术已有约半个世纪的历史经历了低强度混凝土胶结充填、低浓度尾砂胶结充填、全尾砂高浓度胶结充填、全尾砂膏体胶结充填、高水速凝尾砂胶结充填等。本文针对地下采空区膏体充填理论与技术进行了系统、深入的研究主要内容和结论痈嗵辶辖闹亓颗ǘ取⑶αΑ⒘鞅淝摺⒖杀眯缘榷喾矫娼沂了膏体的特性。膏体充填料浆在管道中无明显的浓度梯度和速度梯度是非牛顿流体其流变模型近似于宾汉姆体其流动状态为结构柱塞流。嗵宄涮盍辖浜媳鹊挠呕⒊涮畈牧系奶娲葱隆⑼饧蛹恋奶砑以及磁化水技术与活化搅拌技术的应用既保证了膏体充填管道输送的平稳顺利和充填质量又使整个充填系统取得了较好的经济效果。罹跫鲁涮钐迥苡行Ы档臀а夷芰亢纳⒙屎推骄笾αΓü建立能量控制采场围岩失稳风险预测的理论模型计算采场围岩能量从而实现对采场围岩失稳风险预测该方法不仅是深井开采安全程度评价的有效手段也也合理设计和选择深井采场结构参数、充填工艺及材料提供了重要的理论依据。愿嗵宄涮羁笊娇晒┭≡竦牧街殖涮钕低车氖视π越辛松钊敕治觯并通过临界流态浓度的界定与料浆流态的转化措施的研究充分论证了膏体自流充填系统将是我国膏体充填矿山应优先选择应用与发展的充填系统。娣治隽俗杂山德淞辖陨罹怪惫苈返某寤髯饔没恚⒘肆浆在垂直管路中运动的理论模型。满管流输送系统由于料浆对管道的磨损率小、管道所受的压力低尤其适合深井矿山充填需要。擞檬的Ｄ獾姆椒ǘ愿嗵迓芰魇渌拖低辰辛朔治鲅芯浚氐阊芯了满管流膏体输送的阻力损失：阻力损失值随管道长度、膏体入口速度、膏体容重和有效粘度的增加而增大但随管道内径的增加而减小。分析结果与膏体输送理论与现场实践相符合证明了砑械腃模块是膏体管道输送的阻力损失计算的有效工具从而为矿山膏体充填带来了一种全新的直观的数值模拟方法。关键词；膏体充填两相流重量浓度满管流的Ｄ如下：中南大学硕士学位论文摘要瑃瓵．甒印琹中南大学硕士学位论文英文摘要琫琱’甀痵瓹．懿．．琲甌琭·簆中南大学硕士学位论文英文摘要．瑂．畉—Ⅱ第一章绪论研究背景矿产资源所提供的矿物原料、能源和建筑材料等是人类赖以生存和社会发展中不可缺少的前提条件。矿业开发是人类进步和社会发展活动中一个重要的组成部分它对人类社会的发展与文明进步产生着巨大的推动作用。人类在生产和生存活动中有墓ひ挡泛サ南哑肥怯每笪镌仙模晃夜的能源、墓ひ翟弦约ヒ陨系呐┮瞪柿弦捕既∽钥蟛试础緇】。然而随着矿业的进一步开发“环境与发展”成为人类所面临的一个两难的选择矿业开发一方面促进经济发展和社会进步而另一方面却又造成了环境污染危及社会发展。面对能源消耗与日剧增地球环境负荷一天天加重某些矿产资源濒于枯竭《中国世纪议程》已明确将目标确定在“建立可持续发展的经济体系、社会体系和保持与之相适应的可持续利用的资源和环境基础【俊敝希纬良性循环实行开源与节流并重的战略变害为利变废为宝持续利用。充填采矿法由于在确保安全的情况下兼具环境保护和提高矿石回收率双重功效在有色、黄金等矿山得到越来越广泛的应用。虽然我国矿山胶结充填技术起步较晚但最近十几年发展相当迅速。目前尾砂胶结充填混凝土及块石胶结充填、高浓度尾砂胶结充填、全尾砂细石膏体泵送充填及高水速凝固化充填技术已在许多矿山推广应用。有些矿山的充填工艺和技术指标也已经达到了国际先进水平随着科学技术的发展和浅部矿体的逐渐消耗开采深度逐年增大世界最深矿井已达谀承┛笊娇2缮疃纫惨丫。深部矿床开发固有的高应力、高地压、高地温特点使充填采矿法成为首选方法。解放初期在金属矿山广泛应用的干式充填采矿法例如鞍山钢铁公司的弓长岭铁矿、七道沟铁矿应用黄土充填