深井礦山充填理論與管道輸送技術

前言

近十年來，隨著我國工業(yè)化過程的加速、世界制造業(yè)向中國的轉移，我國礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)和供給已成為國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展的重要條件。據(jù)不完全統(tǒng)計，2009年我國的鋼、有色金屬、黃金、煤、水泥等大宗資源產(chǎn)品總量均居世界第一，已成為名副其實的資源產(chǎn)出和需求最大的國家。但是作為全球制造業(yè)大國，與我國巨大的消費潛力相比，大多數(shù)金屬礦產(chǎn)資源的供應遠遠不能滿足國民經(jīng)濟快速增長的需求，如鐵礦石進口量約占全世界鐵礦石進口量的70%，銅的自給率不足40%。因此，資源的短缺已經(jīng)成為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，其保障度已接近或低于底線，嚴重威脅國家經(jīng)濟安全，使我國面臨巨大的危機與挑戰(zhàn)。礦產(chǎn)資源供應短缺的現(xiàn)狀固然與消費過快增長有關，但更多的原因在于國內(nèi)已探明的儲量十分有限，而且主要都集中在地表淺部(+600 m)。我國除有限的幾種資源(如稀土、錫、鎢、煤)在世界上略占優(yōu)勢外，大部分金屬探明儲量都偏低。我國地下開采的平均深度不及印度，與南非、加拿大等資源生產(chǎn)大國相比還有很大差距。隨著淺部資源的逐漸枯竭和深部資源勘探力度的加強，我國將步入深井開采國家行列。實際上，我國在深部勘探與開發(fā)方面已經(jīng)取得了一定成績，如膠東新城、夏甸等幾個百噸以上的大型金礦都是在500 m以下的第二富集帶找到的。山東新礦集團、安徽冬瓜山銅硫礦、廣西高峰礦業(yè)等開采深度已經(jīng)接近或超過1000 m。眾所周知，充填采礦法由于能夠最大限度地回收礦產(chǎn)資源，保護地表環(huán)境和建構筑物。特別是近年來，隨著充填材料、充填工藝及管道輸送裝備和技術的不斷進步，在有色金屬礦山和貴金屬礦山得到了廣泛應用。并且因充填成本的不斷降低和資源性產(chǎn)品價格的持續(xù)走高，以及國家對環(huán)境保護的重視，充填法因其無可替代的優(yōu)勢，在煤礦、鐵礦、化工礦山等傳統(tǒng)上不宜采用充填法的礦山，應用比重也越來越大。尤其是深井或超深井開采(以下簡稱為“深井開采”)這一特殊環(huán)境將帶來一系列安全問題，主要包括巖爆(rockburst)、高溫、采場閉合和地震活動等，其中尤以巖爆為主要危害。國內(nèi)外深井礦山開采實踐表明，充填采礦法，特別是管道自流輸送的膠結充填采礦法，由于充填效率高，可有效預防和控制巖爆，降低工作面溫度，成為深井礦山首選的開采方法。深井充填在我國尚處于起步階段，因此深井充填的技術研究成果相對匱乏。國外雖有研究，但并不系統(tǒng)，隨著我國越來越多的礦山步入深井開采行列，采用深井充填工藝的礦山將越來越多。為提高深井充填效率和水平，必須盡快創(chuàng)建系統(tǒng)的深井充填技術體系，推進地下礦山采礦技術創(chuàng)新，從而實現(xiàn)在保護資源與環(huán)境，提高效益的前提下，確保礦山的可持續(xù)發(fā)展?！渡罹V山充填理論與管道輸送技術》一書共分7章，針對深井開采涉及的充填技術問題，進行了較為系統(tǒng)的研討，重點介紹了深井礦山充填體的作用機理、充填材料及質量控制、充填材料的制備工藝及管道輸送工藝技術，探討了適用于深井礦山的若干個充填系統(tǒng)的主要構成及適用性、深井充填管道輸送系統(tǒng)的可靠性及管道磨損等問題，給出了國內(nèi)外幾個典型采用充填法的深井礦山實例。本書編著過程中參閱了大量近年來發(fā)表的相關科技文獻，融入了編著者部分研究成果。本書尤其注重工程應用性，試圖成為深井礦山充填系統(tǒng)設計、施工與管理的有價值的參考書，既可供采礦與安全工程專業(yè)的本科生和研究生作為教材使用，也可供相關領域設計、研究和生產(chǎn)技術人員參考。本書在撰寫與出版過程中得到了中南大學出版社文援朝總編輯的大力支持，在此表示衷心感謝。同時對本書所引用的文獻與資料的單位、作者一并致謝。因撰者學識與水平所限，錯誤與不足之處在所難免，衷心期盼同行專家、讀者評判指正。

內(nèi)容概要

本書介紹了深井礦山充填理論、充填系統(tǒng)與工藝及管道輸送技術。內(nèi)容包括：深井礦山充填體作用機理、充填材料及充填質量控制、充填材料的制備工藝與管道輸送、深井礦山充填系統(tǒng)、深井管道輸送的可靠性及管道磨損。此外還介紹了國內(nèi)外幾個典型的深井礦山實例。
本書涵蓋了大量的最新科研進展和工程經(jīng)驗，內(nèi)容豐富、敘述簡明?？晒氖碌V山采礦工程的研究與設計的技術人員參考，也可作為有關專業(yè)研究生教材或參考書。

作者簡介

王新民，男，1957年4月生，安徽省安慶市人，漢族，工學博士，中南大學教授，博士生導師。中南大學國家重點學科采礦工程學科礦山無廢害開采方向學科帶頭人，采礦工程與技術研究所所長，現(xiàn)任湖南中大設計院總經(jīng)理。
王新民教授長期以來一直從事采礦工程與安全技術領域教學科研設計工作，主持和完成科研與設計項目60余項，包括國家“九五”科技攻關項目和“十一五”國家科技部科技支撐計劃項目。獲國家科技進步二等獎一項，省部級科技進步一、二、三等獎九項，出版著作三部，特別是在礦山充填材料、充填理論與應用技術方面頗有建樹。

書籍目錄

第1章 緒論
　1.1 深井礦山充填技術的特性
　1.2 深井開采技術研究狀況
　1.3 深井礦山充填技術發(fā)展現(xiàn)狀
第2章 深井礦山充填體作用機理
　2.1 采場圍巖及充填體穩(wěn)定性的控制因素
　2.2 充填體的作用機理
　 2.2.1 充填體的支護作用
　 2.2.2 充填體與系統(tǒng)的共同作用
　 2.2.3 充填體的充填作用
　 2.2.4 充填?的綜合作用機理
　2.3 膠結充填體的破壞機理
　 2.3.1 充填工藝及所形成的充填體的破壞形式
　 2.3.2 層狀充填體頂板的冒落條件
　 2.3.3 充填體破壞過程
　2.4 深井巖爆的能量詮釋
　2.5 深井礦山的充填支護系統(tǒng)
　 2.5.1 深井礦山充填區(qū)域支護的影響因素
　 2.5.2 連續(xù)礦柱與充填體組合的區(qū)域支護系統(tǒng)
第3章 充填材料及充填質量控制
　3.1 常用充填材料的來源及分類
　3.2 充填骨科
　 3.2.1 充填骨科的化學成份
　 3.2.2 充填骨料的密度
　 3.2.3 充填骨科的孔隙率
　 3.2.4 充填骨科母巖的強度
　 3.2.5 松散充填骨科的沉縮
　 3.2.6 松散充填骨科的粒級組成
　3.3 膠凝材料
　 3.3.1 水泥
　 3.3.2 高水速凝固結材料
　 3.3.3 全水膠固材料
　 3.3.4 王業(yè)廢渣活性材料
　 3.3.5 磁黃鐵礦和黃鐵礦
　3.4 改性材料
　 3.4.1 水
　 3.4.2 絮凝劑
　3.5 充填體的含水與脫水
　3.6 充填體的力學特性
　 3.6.1 充填體的強度
　 3.6.2 充填體的自立高度
　 3.6.3 充填體的壓縮特性
　 3.6.4 充填材料制備和充填工藝對充填體力學特性的影響
　3.7 充填質量控制
　 3.7.1 料漿的配合比
　 3.7.2 采場充填工藝
　 3.7.3 充填接頂
　 3.7.4 層狀充填體頂板的質量控制標準
第4章 充填材料的制備工藝與管道輸送
　4.] 充填系統(tǒng)和充填量計算
　 4.1.1 充填系統(tǒng)
　 4.1.2 充填量計算
　4.2 水砂充填系統(tǒng)
　 4.2.1 水砂充填的適用條件及優(yōu)缺點
　 4.2.2 制備站及結構
　 4.2.3 充填?道和管件
　4.3 分級尾砂充填
　　4.3.1 尾砂的分級
　　……
第5章　深井礦山可以選擇的幾種充填系統(tǒng)
第6章　深井管道輸送的可靠性及管理磨損
第7章　國內(nèi)外深井礦山實例　
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：全尾砂脫水濃縮是全尾砂充填技術關鍵。國內(nèi)外應用全尾砂充填的礦山均采用機械脫水工藝，即濃密、過濾兩級脫水。首先用高效濃密機將選廠12％～20％，質量濃度的全尾砂濃縮成40％～50％的砂漿，再經(jīng)過濾機（真空帶式過濾機或其他高效過濾機）脫水，濾餅水分為20％～22％。這種脫水工藝能滿足充填料對尾砂脫水的要求，但系統(tǒng)投資大、能耗高、過濾機濾布更換頻繁、工藝復雜、處理能力有限；也有礦山使用高水速凝材料實現(xiàn)全尾充填。該材料適合于不同的全尾砂來漿濃度，但這種膠凝材料成本過高，膠結體后期碳化嚴重而喪失強度，未能大面積推廣應用。因此，必須另辟蹊徑，針對地下金屬礦山已普遍建成立式砂倉系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)、不增加投資的前提下，研究工藝簡單、能耗低的全尾砂充填新技術。作者所在課題組早在1998年即在水口山礦務局康家灣礦開發(fā)應用了非機械快速濃縮全尾砂膠結充填新工藝，即利用絮凝藥劑使低濃度全尾砂漿在立式砂倉內(nèi)快速沉降濃縮，并最終實現(xiàn)動態(tài)沉降，連續(xù)制漿，使全尾砂膠結充填工藝有了新的突破，也為該項技術在深井礦山充填的應用奠定了重要的基礎。

編輯推薦

《深井礦山充填理論與管道輸送技術》是國家出版基金項目。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    深井礦山充填理論與管道輸送技術 PDF格式下載

---