充填采礦新技術(shù)

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精益求精，善益求善。充填采礦新技術(shù)充填采礦新技術(shù)充填采礦新技術(shù)PAGEPAGE180充填采礦新技術(shù)PAGE"""第五篇現(xiàn)代礦山充填采礦技術(shù)第一章 充填工藝與設(shè)備選擇第一節(jié) 充填材料充填材料分為干式水砂及膠結(jié)充填材料三種。一干式充填材料采用干式充填采礦法充填材料一般可利用井下巷道掘時的廢石但來源有限滿足不了充填的需要。為此或在井下開辟專用采場開采廢石或在地面設(shè)置露天采石場滿足充填的需要量。充填材料應(yīng)是惰性材料不含揮發(fā)有害氣體含硫不應(yīng)超過!"#$以防產(chǎn)生高溫和二氧化硫惡化井下大氣或釀成井下火災(zāi)。干式充填材料的塊度根據(jù)充填設(shè)備而定使用重力充填時最大塊度的直徑一般不超過%&&"’&&((使用拋擲機充填時最大塊度直徑小于)&"#&((使用風(fēng)力輸送時，最大粒徑要小于管徑的三分之一一般不大于!&((。二水砂充填材料見的水砂充填材料有尾砂河砂山砂破碎砂及水淬爐爐渣等。在我國采用尾砂充填的礦山占有較大的比重。*+滲透性能。水砂充填材料除對化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及顆粒本身要有一定強度要求外對滲透性能有較嚴(yán)格的要求以期及時脫水便于進行回采作業(yè)?！?!,·在國外一般要求!"#條件下的滲透系數(shù)!!"為$"%&’(我國水工規(guī)范規(guī)定滲透系數(shù)是以$"#為標(biāo)準(zhǔn)。!!")$"%&*(折算到$"#時!$")+,+%&*(。從我國生產(chǎn)礦山的實際滲透系數(shù)來看!$")-.$/%&*(變化較大。某些礦山如凡口鉛鋅礦及銅綠山銅礦!$")-.0%&*(即!$"12%&*(時可用于生產(chǎn)從而可以認為充填料滲透系數(shù)應(yīng)不低于2.+%&*(。我國部分生產(chǎn)礦山實際滲透系數(shù)如下：礦山名稱 !"

%&’）鳳凰山銅礦 $2牟定銅礦 0錫礦山銻礦 /,+!凡口鉛鋅礦 -.2,+黃砂坪鉛鋅礦 $-招遠金礦靈山分礦 $",0紅透山銅礦 $/東鄉(xiāng)銅礦 $3,2銅綠山銅礦 -.0招遠金礦 4.$"!,尾砂。全尾砂中細泥含量過多很難使?jié)B透系數(shù)達到2.+%&’(為此需采用水力旋流脫泥。尾砂充填礦山脫泥界線可為","!&&一般充填用沉砂中","!&&以下的細粒級含量約占$".$25。尾砂的滲透性能除與粒級組（主要是細泥含量有關(guān)外還與尾砂礦物的物化性質(zhì)有關(guān)。新設(shè)計尾砂充填的礦山需作滲透試驗按!$"12.+%&’(確定6","!&&的含量?，F(xiàn)將我國生產(chǎn)礦山脫泥后沉砂的粒級組成列入表26$6$。表26$6$ 國內(nèi)礦山尾砂充填料的粒級組成礦山名稱粒 級 組 成 粒（&）含（5）焦家金礦",322",$!",$2-$!,"/",$-0,""","+$$0,3"","20$",20","22,/4","-$,""6","-+,/2東鄉(xiāng)銅礦",2",$2",3$,"4",!$+3,4!",$2$$,3+",$!$$!,!$",$"-3,+!","++$-,-3","2!",+3","-$",$-","3/,+/6","34,2!凡口鉛鋅礦",!-,!4",$33",-$","++!-,!","2$0,/!","3+/,30","!$!,!0","$$,-46","$$,!+黃砂坪鉛鋅礦",!-,++",$-+$!,4/","+-3!,+/","-3-3,$26","-30,!銅綠山銅礦","23++,0","34$-,/","!+3,0","$+$,+","$",0·!0"·礦山名稱粒 級 組 成 粒（!）含（"）鳳凰山銅礦#$#%&’($)*#$#&+*$(’#$#(,#$’’#$#)’#$)*-#$#)’#$.#招遠金礦#$)+#.)##$)%#)&$%#$)(%+$##$#’#),$%#$#,%.$&#$#*&.$+#$#%&($##$#..)$#-#$#..#$#&$山砂河砂破碎砂及水淬爐渣。這類充填材料的粒徑較尾砂要大得多。在輸送時最大粒徑要小于管徑的三分之一且接近管徑三分之一的顆粒不宜超過)%"。表%-)-(列舉了國內(nèi)某些礦山使用這類充填材料的粒級組成及使用的管徑。表%-)-( 國內(nèi)礦山水砂充填料與其粒級組成及充填管徑礦山名稱充填材料粒 級 組 成 粒（!）含（"）充填管徑（!）凡口鉛鋅礦碎石/.#)*$&(#.%$&)#&)$.)%%$,,0%)$((),+凡口鉛鋅礦卵石.#(&$.(#**$#)#’$*)%#$++0%#$))),+銅綠山銅礦水淬煤渣/)#&$))#1%)%$.%%1#$’’%,$%,#$’’1#$#**(&$%.0#$#*+#$&()%(1)#(湘潭錳礦碎石%#1.##$%.#1(#,$.(#1)#)*$*)#1&(*$’&1)(’)1#)’$*)%(水砂充填的充填體的沉降率是隨孔隙率的減少而降低的。為了降低孔隙率改善充填體的力學(xué)性質(zhì)可在粗砂中加入一定數(shù)量的細砂。如對撫順煤礦的充填材料進行試驗得知在破碎后的頁巖中加入&%1.#"的河砂充填體的孔隙率由&’"降到&)$%"從而降低了沉降率。三膠結(jié)充填材料2$膠結(jié)充填體強度一些礦山的膠結(jié)充填體強度資料匯總于表%-)-&中。表%-)-& 生產(chǎn)礦山膠結(jié)充填體實際強度資料礦山名稱采礦方法充填材料灰 砂 比充填體強（34）凡口鉛鋅礦上向分層充填法尾砂膠結(jié)充填)6%1)6+(1.焦家金礦同 上同 上)6)##$+1)·(*)·礦山名稱采礦方法充填材料灰 砂 比充填體強（!"）銅綠山銅礦上向分層充填法尾砂充填膠結(jié)尾砂鋪面$%&’$%()’*大茶園礦同 上干式充填膠結(jié)鋪面)++,-.)&斯特拉細康（加拿大）同 上尾砂膠結(jié)充填$%)++0)&’+0*金川鎳礦二礦區(qū)下向分層充填法1)/棒磨砂膠結(jié)充填$%*$%2)’*$03’$0(招遠金礦靈山分礦同 上河砂膠結(jié)充填$%(’$%230*&加彭貝里（瑞典）同 上尾砂膠結(jié)充填$%*$%$+’$%$3*0&$0&’30+40膠凝材料（$水泥。水泥是膠結(jié)充填中主要膠結(jié)材料。常用)3&’*3&號水泥其物理指標(biāo)如表&1$1*。表&1$1* 常用水泥的體重與容重指 標(biāo)水 泥 種 類普通水泥礦渣水泥火山灰水泥體（5.)）容（5.)）)0+’)0$&$0+’$0(302&’)+$0+’$03302&’)0++02’$0$&（3火山灰類。包括粉煤灰高爐爐渣反射爐渣等。礦渣需經(jīng)磨碎一般要求其粒度為1+0+6*//的不低于*+’&+7。這類物質(zhì)視其火山灰活性程度來確定能否部分代水泥作為膠凝物質(zhì)即取決于二氧化硅及氧化鈣的含量。使用火山灰類物質(zhì)前需進行實驗室實驗來確定其效果及加入量。在我國使用這類材料僅有實驗資料尚未用于工業(yè)生產(chǎn)。從國外資料來看是可以代替水泥和減少水泥用量提高強度降低成本。圖&1$1$為水泥含量的27時加入不同量磨細的銅反射爐爐渣后的充填體強度與固化時間的關(guān)系曲線。蘇聯(lián)的五8:#!礦用濕磨爐渣全部代替水泥取得了良好效果。爐渣的化?3)學(xué)成分為<;3)+7>#=*60)7!-=)0*7?3)603)7?；钚月屎鬆t渣的粒級組成如下：·3(3·

<;3

為+03。磨粒（!）"#$%& ’$#%&(’$%& ’$%&(’$)& *’$’)+含（,） %’(%& -’(-& %&(%. +-(&’立方米充填體中加入%-’’/0砂子+’’/0濕磨高爐渣-’/0石膏及#&’(#.’1水。2個月后的強度為%-34。6$尾砂膠結(jié)充填料

圖&*%*%爐渣對充填體強度的作用曲線（’-+2.%’%-,為爐渣含量）尾砂膠結(jié)充填在國內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用影響尾砂充填體強度的主要因素有水泥含量及其濃度。在我國實際生產(chǎn)礦山中用灰量較高灰砂比多為%7.(%7%’。在國外可見水泥含量低的尾砂膠結(jié)充填灰砂比達%7-’(%7#’。為提高頂?shù)字幕厥章试诘V塊底部經(jīng)常采用%7+(%72的灰砂比。水泥含量及養(yǎng)護時間對充填體強度的影響可見圖&*%*-。膠結(jié)充填的濃度對充填體積強度影響較大濃度較低時產(chǎn)生嚴(yán)重水泥離析使充分填體強度大為下降。充填濃度超過2.()’,時水泥離析基本消失。濃度水泥含量與充填體強度的關(guān)系見圖&*%*#。凡口鉛鋅礦的資料列于表&*%*&中。圖&*%*-水泥含量養(yǎng)護時間對強度的影響

·-2#·圖!"#"$充填體強度與濃度的關(guān)系表!"#"! 凡口礦尾砂膠結(jié)充填體的水灰比與強度資料水泥與尾砂比輸送重要濃（%）抗壓強度()*）#,$#,$#,$#,0#,0#,0#,0#,!#,!#,!#,!-.-12!-!-$-121-!-$-12!#’/02/.22/11(/!1-/!$-/11!/!$0/01$/$1$/11$/11在膠結(jié)充填中應(yīng)力爭濃度達到及超過2(3-1%以解決水泥離析提高充填體強度。在受條件限（如必須泵送而目前國內(nèi)膠泵額定輸送濃度最高為2!%濃度低于2!%時可以加入絮凝劑如每#114水泥砂漿中投放1/05聚丙乙烯酰胺#64即可達到降低水泥離析的效果。表!"#"2為焦家金礦充填采場中取樣在井下養(yǎng)生的實際資料其中離析指數(shù)是指兩點取樣中水泥含量差與平均值的比值?！ぁ?0·表!"#"$ 焦家金礦充填體強度實際資料采 場灰砂比輸送濃度（%）抗壓強（&’）離析指數(shù)備 注) 天*+ 天,-$,-1,-$#.#-#.#-#.#-$*!-/)$*-/!!-/1##/,-/0)-/$0#/+$*/$*)/*1-/)!加絮凝劑2/細砂膠結(jié)充填料細砂系指山砂河砂及棒磨砂等。我國許多礦山如金川凡口銅綠山等礦均應(yīng)用細砂膠結(jié)充填其中金川的經(jīng)驗及資料最為豐富。含列舉金川生產(chǎn)及試驗研究資料。山砂的粒級組成如下：粒（3） 4-/$,-/$,5-/,!!-/,!!5#/#!*-/#0$5-/#!*含（%） -/)* $/0* ,!/1$ #1/!*粒（3）-/#!*5-/#*# -/#*#5-/#-# -/#-#5-/-+-含（%） *!/#0 0/1+ $/1+粒（3）-/-+-5-/-$$ "-/-$$含（%） -/-1 #/*1充填料配比與充填體強度見表!"#")。表!"#") 山砂膠結(jié)充填體配比及強度濃度（%）水泥細砂比水泥用量（678,）水灰比試塊抗壓強（&’）#天,天)天*+天$-天#*-天$!$!$!$!$!$!)-)-)-)-)-)-)-)!#.*#.1#.!#.$#.+#.#-#.*#.1#.!#.$#.+#.#-#.*-#.*!!-,*$*$0**$#1)#1*!)+,,1*),*,-#)$#1,)1!)+#/$#*/$0,/*,,/))1/+!!/0*#/*+*/#1*/!),/1-,/+$1/)#0/--#//1#--/*-,-/-0--/-+)-/-!,-/$,--/#!--/#!--/-!--/-1--/-,,-/-#!#/#--/!*,-/*0)-/**)-/#,--/#)-,/)$)-/$#)-/1#--/*!--/*/##$-/-!-$/-,-#/,,,-/)1)-/,+)-/,!,-/*-)-/#)))/#+,-/+#,-/!+,-/,),-/*),-/#0)-/-$,)/!!)*/0,,#/*!-/0!-/$!+-/,),-/,,-##/--*/0!-#/!--#/,$--/)!--/1#--/*--#,/+,,-/1)*/+!#/0$!#/)--#/*--/+,-0/+,-,/$+,*/*$$#/$--#/-,,-/+)$-/#!-##/1--$/#-*/,)!#/!#$#/!$--/0,!##/#!,/0!*/,!#/$)!#/-)!-/),-/#!-#$/1-·*$!·濃度（!）水泥細砂比水泥用量（"#$&）水灰比試塊抗壓強（’(）*天&天+天,-天./天*,/天+0+0+0+0+0+0*12*10*1.*1-*1*/*1,/&&0,+*,&**+4*22+230*3..,3//,3&&&3//&3..+30-/3,,./3*&&/3/4./3/..*3/../3+,&/32.&/3&,+/3,0//3/-&*30&+/34.+/30-&/32&//3,-&/3**+23/&/&32*.*34*.*3.///340+/300+03,0&34&&,3,./*3-*.*3*0//3&&/03&0,3/,0*3+-0/34//3,/棒磨砂粒組成如下：5&%%棒磨砂粒組成粒（%）6,30,307*3,*307/3./3.7/3&/3&7/3*0含（!）&3+, +3+0 ,*32/ ,.3,*,&3-0粒（%）含（!）/3*07/3/+2 /3/+27/3/22*/3+, ,32+5/3/22&3-4棒磨砂漿收縮率及抗壓強度見表05*5-。表05*5- 5&%%棒磨砂漿收縮率及抗壓強度灰砂比濃 度物料用（"#$&）砂漿比重滲水率（%%$）收縮率（!）抗壓強（’(）重量"#（!）容積!8水水泥砂",-"2/"*,/*12*12*12*1.*1.*1.*1-*1-*1-*1*/*1*/*1*/+/+0-/+/+0-/+/+0-/+/+0-//32./*/30,&//304&+/32.,&/30,24/3040+/32.&&/30,.,/304.-/32.2//30,.-/304+002/3/2++3&2/.320&+342+03/2/23/0&.3+2+23/2/&3,0&03-2+&3&2/,3.,0/3/,-.32&,03**+43&,/&30,&*3**&43,*0-3/*+43,**&3+*,43**2.32*//-3/**2032*&//30*/+03-*,,*30*&-.30***&3**,.23/*2&&3.**&.30**4/3.*2.23/*3-*34/+,3/,,*3+4&*34,3/,,*3+-4*3-4.,3/*.*3+-4*3-4&,3/,&2/32/243,/*,3/,,.3&/0&3//&*3.&&&324-,3-/.-3-/,.3/0+,3//.,3//,/302*&3/,032&,,34,*,3/023-,,*30**,32..34,,/302**34/032&23/*/03,//+3,./*30-/,32-/&3+&/*3,//*3&0/*3.&//30+//3+./*3+//234//+30//43/+/&3///,3-&203&&/*3.//,3,//,30&//34&&*3*,/,3/-&.32&,432//**3*./&34..23&0/03-//*3.//,3&//,340/*3,2.*32//,32*,:3充填用混凝土填用混凝土的水泥量及水灰比是影響充填體強度及輸出性能的主要因素。小水灰比流動性能差需要礦車電耙等方式運送但在相同水泥含量條件下可以達到較大的強度?！?..·管路自流輸送及泵送混凝土在一定的水泥含量時從流動性出發(fā)有個最佳水灰比，使其塌落度滿足于輸送的要求。加大水灰比因存在有粗骨料反而會使流動性能變壞。由于礦山充填往往需要輸送較長的距離在確定水泥含量及水灰比時應(yīng)與輸送方式及充填體強度綜合考慮加以解決。表!"#"$為我國某些礦山充填用混凝土資料。表!"#"$ 國內(nèi)各礦山充填用混凝土配比配 比礦山名稱

碎石（&’&）

河砂（&’&）

尾砂（&’&）

水泥（()’&）

水灰比

*+天抗壓強度（,-）

輸送方式凡口鉛鋅礦/0$1/0&$*22#0*&20#1自流凡口鉛鋅礦/0$+/0&$*23#0**#0/420/澆注機凡口鉛鋅礦/014/0+/0&4/02*!/4&!/#*0/420/自流錫礦山銻礦#*2（()’&）3*（()’&）*/+#0!303澆注機金川鎳礦 *#+（()’&）（戈壁積料）金川鎳礦 *#!/（戈壁積料）

*// # #/0/ 電耙*// #0* !0/ 電耙托里鉻礦 # 1/4#// 電耙柏坊銅礦 /0+ /0! #1/4*2/ /01! 礦車1##礦 ##&（()’&）30*（()’&） *!/ /011 ##0/ 澆注機黃砂坪鉛鋅礦 水泥5河砂5碎石6#5#015*$ #!0/ 礦車金川公司擬用管路輸送細石混凝土曾在實驗室試驗水泥含量為#+/4*!/()’%&碎（"#!%%含量!!/433/()’7%&粗（"!%%含量13/4+1/()’7%&棒磨（"&%含量#$/4*#+()’7%&水含量&//4&&&()’7%&的細石混凝土。*+天強度為*0!4!0!,-塌落度為1014#/7%。第二節(jié) 充填工藝一充填材料的輸送方法充填料的輸送方法有水力輸送風(fēng)力輸送和機械輸送。水力輸送。在地面充填制備站經(jīng)過充填管路利用倍線自重輸送或用泵漿水砂充填或膠結(jié)充填材料送往井下采場進行充填?！?31·風(fēng)力輸送。一般是在井下設(shè)置充填站制備膠結(jié)充填或干式充填材料再通過管路，用壓氣輸入采場進行充填。機械充填。干式充填材料經(jīng)常是通過充填井下井再轉(zhuǎn)運到采場通過電耙或拋擲機進行充填。充填用混凝土或通過地表攪拌經(jīng)垂直管路下井或在井下設(shè)制備站制備，然后送到采場再用電耙或拋擲機充填。目前國內(nèi)外均是以水力充填為主。無論是風(fēng)力充填還是機械充填均有輔助的輸送充填料下井問題環(huán)節(jié)多工藝較復(fù)雜。但風(fēng)力充填機和拋擲機充填有充填密度大接頂好的優(yōu)點。在某些采礦方法如上向及下向進路充填法中可充分顯示出其優(yōu)越性。常用水力充填或干式自重充填等工藝進行嗣要求不允許在一定時間內(nèi)將水脫對充填。二水力充填工藝!"流體類型的確定。從流變學(xué)角度出發(fā)水力輸送可分為牛頓流的非均質(zhì)流及非牛頓流的均質(zhì)流。在非牛頓流的均質(zhì)流中經(jīng)常見到的有與時間因素?zé)o關(guān)的賓漢流偽塑性流和屈服偽塑性流以及與時間有關(guān)的能變流等。（度#!#"

圖$%!%。·’*)·

!圖$%!%&漿體的%#!曲線!#"!—牛頓流’—賓漢流(—偽塑性流&—屈服偽塑性流如在距離半徑為!的充填漿體輸送管道"長的兩點#$上測出其壓差%及管內(nèi)平均流速&!

見圖"#$#"即可按下列方法確定流體類型。圖"#$#"參數(shù)測定示意圖表現(xiàn)流動度’：

!%

% （$#$）&"(&!"’%!% （$#&）設(shè)管壁處的速度梯度為則有：）!’）!’ +*,"!

（$#.）當(dāng)流速變化時測得%后求出不同速度條件下的!及’值。作’#,!曲線，。從而按（$#.計算出不同速度條件下的（

并作出找出該曲線斜率即’/,! !）!曲線即作出管壁處的速度梯度與切應(yīng)力曲線。再與典型的圖"#$#+的*&*(曲線的線形相比后來確定流體的類型。在一定的輸送物（體重粒度條件下*&非牛頓流的均質(zhì)流的主要因素。&0輸送牛頓流非均質(zhì)流充填料。目前我國絕大部分礦山的水力輸送水砂充填材料和膠結(jié)充填材料均為非均質(zhì)流。尾砂充填時尾砂體重為&012/34.重量濃度小于51657（視粒度級配為非均質(zhì)流。粗砂的水砂充填均為非均質(zhì)流這類低濃度的非均質(zhì)流輸送水砂充填要求充填料有較好的滲透系數(shù)在采場內(nèi)安裝良好的脫水設(shè)施使之及時脫水。輸送非均質(zhì)流的膠結(jié)充填材料因其含水量大易產(chǎn)生水泥離析現(xiàn)象充填體強度低。采場脫水以溢流為主。為減少水平方向的水泥離析在充填過程中盡可能及時移動采場內(nèi)的充填軟管。輸送非均質(zhì)流充填料其含水量大在脫出的水中經(jīng)常含有較多的細粒級固體物·&57·料需及時沉淀處理應(yīng)盡量不使之進入水倉。推薦在階段中設(shè)采區(qū)沉淀池固體物料在沉淀池沉淀后可及時清除清水流入水倉。!"輸送非牛頓流均質(zhì)流充填料。輸送漿體的濃度提高到一定程度后形成均質(zhì)流均質(zhì)流輸送主要用于輸送尾砂充填料尾砂膠結(jié)充填料及細砂膠結(jié)充填料。其優(yōu)點在于可防止管路堵塞有利于減輕管路磨損及減少井下排水及污染對膠結(jié)充填料來講更為主要的優(yōu)點是可以大為提高充填體的強度。我國金川鎳礦#!$$棒磨砂膠結(jié)充填料的濃度可達%&’以上呈似賓漢流。目前國產(chǎn)的各類砂泵長期輸送高濃（(&’以上的充填料是有一定困難的均質(zhì)流輸送主要是利用倍線自重輸送。三全尾砂充填工藝)"全尾砂充填的特點。國內(nèi)的尾砂充填均用沉砂經(jīng)常出現(xiàn)沉砂量不足溢流尾砂不能筑壩需采石筑壩費用較高細粒級溢流尾砂對環(huán)境污染。采用全尾砂充填可以避免和改善上述問題。紅透山銅礦曾利用全尾砂充填采空區(qū)取得良好的效果。全尾砂充填的難度在于細粒級尾砂的沉降與脫水理想條件是在地面制成高濃度的均質(zhì)流輸送井下而不在井下脫水。目前主要是用于采空區(qū)的嗣后充填。*"全尾的觸變流輸送實例。蘇聯(lián)的阿奇（鉛鋅礦使用高濃度觸變流全尾砂膠結(jié)充填材料輸送全尾砂中#&"&(.$$粒級含量為(&/)&&’重量固液比為%&0*&/%!0)(。每立方米充填料中含水泥)&&/).&12全尾砂)33&/)4&&12水.&&/.*&5。攪拌后充填料的塌落度為)&/*&,$具有良好的輸送性能。充填倍線為3/(用直徑為).&$$的管路送往井下生產(chǎn)能力為)*$!67。用這種方法輸送充填料不需脫水，從而采礦方法的結(jié)構(gòu)及回采工藝均可簡化。并可在充填體強度不變的條件下大量節(jié)約水泥由原非均質(zhì)流輸送時水泥消耗量的*&&126$!下降到)*&126$!。四塊石膠結(jié)充填工藝蘇聯(lián)和澳大利亞等國自(&年代以來在采用空場法回采礦房后用塊石充填再向塊石中壓注水泥砂漿形成了塊石混凝土或?qū)⑺槭谷氩煽諈^(qū)的同時用管路輸送水泥砂漿形成塊石混凝土。再進行礦柱回采。蘇聯(lián)的捷格佳爾斯銅礦用階段礦房法開采礦房寬度為)&/*&$礦柱寬為*&/**$。礦房采完后用碎石充填采空區(qū)碎石充填料占空間的.3/33’。然密閉采空區(qū)以&"3/&"489-的壓力壓入水泥（水泥0爐渣0水:)0)"40*"4/)0!0!"3視采礦方法的結(jié)構(gòu)在礦房高度上設(shè)*個或4個密閉點壓注水泥漿·*(&·（見圖!"#"$其充填體強度可達%&’(%&$)*而填成本僅為同樣強度混凝土的!,-左右。圖!"#"$塊石膠結(jié)充填示意圖—$點注漿—%點注漿澳大利亞蒙特"艾薩礦采用碎石與水泥砂漿同時充填采場的方法所得到的充填體與普通膠結(jié)體的力學(xué)指標(biāo)的比較如表!"#"#,。表!"#"#, 塊石膠結(jié)充填與膠結(jié)充填力學(xué)性質(zhì)比較指 標(biāo)膠結(jié)充填體塊石膠結(jié)充填體密 （/013）#4,,%!,,內(nèi)聚（)*）,&%#,&!,抗壓強（)*）,&4#%&,內(nèi)摩擦）3!3!(’#峰值處割線彈性模量（)*）#!,%4,五壓氣助吹混凝土自流輸送自流輸送混凝土?xí)r在水平段上可能輸送的距離相對來講是不太長的。為了解決長距離管道輸送混凝土的問題可在水平段內(nèi)采用壓氣助吹。為此在充填管道水平末端每隔!,($,2按3角安裝一個直徑為#4(%!22的壓氣噴嘴。壓氣噴嘴帶有上止逆閥其結(jié)構(gòu)如圖!"#"6。在安裝壓氣噴嘴（!%混凝土被壓氣間隔成段如圖!"#"4所示。用壓氣推動混凝土的各段總長為!7!"它應(yīng)滿足（#"’的關(guān)系：式中 #—壓氣的壓力)*；

#"#!7, （#"’）#—壓氣輸送段內(nèi)的單位運行阻力)*。

·%6#·圖!"#"$帶有簡單止逆閥的壓氣噴嘴#—短管%—噴嘴外殼&—螺桿；’—閥心!—鋼片(—膠墊$—管道圖!"#")壓氣助吹示意圖—混凝土被吹出前—吹出后在水平管道中從垂直段起到第一個噴嘴處的距（!#應(yīng)小于可能自流輸送的長度。根據(jù)蘇聯(lián)資料壓氣壓力為,-(./混凝土的原始切應(yīng)力,0#-)./*時輸出的生產(chǎn)能力與管徑輸出速度及輸送距離的實際資料列入表!"#"##。從表中可以看出，在一定的生產(chǎn)能力條件下欲提高輸送距離可加大管徑和提高輸送速度。但輸送速度超過#,123后管道的磨損急劇增大?！?$%·表!"#"## 壓氣輸送距離管徑速度與輸送能（$%&的關(guān)系管 徑（$）輸送速度（$&）壓氣輸送距（）%)!)*)+)#,)#!),))#!)-.#)/!/-)/*!-#.#%-!/!%#,+,!+%,/#)#,)#,!,,))-.#)#)*!#/%)#+*)-!).-)#).)/-)-/#*--%!./**%!%,-+%!-//.,!)-.#)#,-)#-.),#))+))#,))#!))*))+%!##-/!,!*)).*!/,)!-)*))%#!/,)!,!%))-.#)#!!),,%),-))#,#)#*/),),)+#)#%))#!#!*,-#)/)#,#)!/!*./+#)%!)-.#)#+,),!-)%,))#//)#+,),/))##!)#!/)#+,).-!##-/#//)第三節(jié) 充填系統(tǒng)一干式充填系統(tǒng)和水力充填系統(tǒng)#0干式充填系統(tǒng)。使用干式充填時多在地面設(shè)露天采石場將采下巖石破碎到所需的塊度經(jīng)充填井下放到井下再轉(zhuǎn)運到需充填的采場上部回風(fēng)巷道。通過充填天井借自重放入采場。用方框圖表示的干式充填系統(tǒng)如下：采石場或廢石場!破碎!地面運輸!充填井!井下運輸!采場充填天井!采場內(nèi)運搬鋪平,0水力充填系統(tǒng)。水力充填系統(tǒng)是由貯砂制漿及輸送三部分組成。水力充填系統(tǒng)可分為水砂充填系統(tǒng)與膠結(jié)充填系統(tǒng)。兩者主要的差別在于膠結(jié)充填系統(tǒng)中配有水泥供給系統(tǒng)及制漿部分。水砂充填系統(tǒng)對制漿的濃度要求不嚴(yán)而膠結(jié)充填要求制備出滿足充填體強度需要的水泥砂漿的濃度。圖!"#"+為水砂充填系統(tǒng)的示意圖?！?*%·圖!"#"$水砂充填系統(tǒng)示意圖#—砂倉%—混合溝&—水倉’—充填管路!—采空區(qū)(—濾水墻；)—設(shè)排水溝的巷道*—沉淀池$—水泵#+—水管##—地面沉淀池#%—后水倉供水的管路二砂倉金屬礦山常見的砂倉有下列幾種形式砂盆圓形砂倉矩形砂倉臥式砂倉及立式飽和砂（見圖!"#"#+。前三種砂倉主要是用于水砂充填時貯存山砂破碎砂爐渣等粒徑較大的充填料后兩種主要是貯存尾砂及細粒級破碎砂時采用。前三種砂倉的共同缺點是放砂濃度低且不穩(wěn)定。砂盆結(jié)構(gòu)簡單施工快投資少。但容積小死角大有效容積僅為(!,左右。圓形砂倉一般為地下結(jié)構(gòu)直徑為)-#%.深度超過%+.容積為(++-%+++.&。圓形砂倉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定使用方便維修費用少砂倉有效利用率可達*+-*!,。矩形砂倉容積較大一般為%+++-’+++.&多為鋼筋混凝結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于卸車線長出砂口多放砂能力大缺點為結(jié)構(gòu)復(fù)雜施工較復(fù)雜投資較高。濃可保證高濃度輸送的需。但經(jīng)常是用。立式砂倉是指貯存飽和砂的立式砂倉這種砂倉能連續(xù)地均勻地放出較高濃度的砂（重量濃度為(+-)+,便于實現(xiàn)自動控制砂倉有效容積大有效利用率可達)+-*+,。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜造價較高檢修造漿噴嘴時需將砂放空放砂濃度波動滿倉時濃度高后期濃度降低?！?)’·圖!"#"#$各種砂倉示意圖—砂盆—圓形砂倉—矩形砂倉—臥式砂倉—立式砂倉；#—放砂口*—注砂室+—電耙,—濾水口!—夾管閥-—風(fēng)口噴嘴.—溢流管三充填料制備充填料的制備可分為自重制備和機械制備/0不設(shè)獨立制漿系統(tǒng)在某些礦山的尾砂充填系統(tǒng)中不設(shè)砂倉直接將旋流后的沉砂經(jīng)尾砂漿池向井下·*.!·輸送或旋流后即送往井下。用立式砂倉尾（細砂充填時在放砂過程中在立式砂倉放砂口處用高壓水噴嘴造漿自重送往井下。!"混合溝造漿采用砂盆圓形砂倉及矩形砂倉貯砂時經(jīng)常用水槍射流放砂用注砂室的混合溝制漿。這樣制漿方式在水砂充填中尤其是制備較粗的充填料時應(yīng)用較為廣泛。水砂充填對濃度要求不嚴(yán)格且這種制漿方式不需動力是得到廣泛應(yīng)用的原因。由于濃度不穩(wěn)定不宜用于膠結(jié)充填系統(tǒng)中。注砂室的結(jié)構(gòu)如圖#$%$%%所示。它是由頭道混合溝沉鐵窩二道箅子二道合溝喇叭溝口組成?！?*)·

圖#$%$%%帶圓形砂倉的注砂室%—砂倉&—大砂口’—頭道混合溝(—沉鐵窩#—二道箅子；)—二道混合溝*+—喇叭溝,—頭道箅子%-—注砂室%%—人行天井頭道混合溝的坡度以!#$%為宜充填料粒徑大時采用較大的坡度常見的頭道混合溝的規(guī)格見表"’!’!%。表"’!’!% 頭道混合溝規(guī)格技術(shù)規(guī)格砂倉型式矩 形圓 形砂 盆長 （）坡 ）混合溝條（條）混合溝斷面形狀)$!*!"$%&!$*卵形或半圓形+$!&!"$%&!$%卵形或半圓形*$,!"$%&!卵形或半圓形斷面尺（((溝 寬）溝 深+&&$)&&,&&$!&&&+&&$)&&,&&$!&&&*&&$"&&"&&$+&&沉鐵窩設(shè)在混合溝末端一般規(guī)格為長*&&$)&&((寬-"&$+&&((深-&&$+&&((。二道箅子的常見規(guī)格如表"’!’!-。表"’!’!- 二道箅子規(guī)格充填料最大粒徑（(）長 度（(）寬 度（(）坡 度）篦孔尺寸（(）+&"&河砂-&&&$"&&&%"&&$*&&&%&&&$-&&&!*&&$!+&&!&&&$!*&&)&&$!&&&"$)"$)")&.!&&,&./&+&.,&二道混合溝規(guī)格一般為寬+&&((深,&&((長-0"$!!(采用耐磨材料砌成坡度為%#$-。喇叭溝一般坡度為-長-$-0"(下端與喇叭口相接。喇叭口多為鑄鐵制成截錐狀下部與管道相連接。注砂室的寬（!可（!’"計算：!1"#!2&0（"’!2#%2#-( （!’"）式中 "—混合溝條數(shù)；#!—二道箅子寬度(；#%—箅子與外緣拱壁間距#%1&0!$&0%"(；#-—人行道寬度#-3&0+(；&0%—箅子與箅子的間距。40機械制備用機械制備尾砂或細砂充填料系將尾（細砂自砂倉放入攪拌筒內(nèi)加水?dāng)嚢柚瞥伞?,,·砂漿如牟定銅（見圖!"#"#$。尾（細砂膠結(jié)充填料的制備系將尾（細砂水泥及水放入雙葉片的高濃度攪拌筒內(nèi)制圖!"#"將水泥漿與尾圖!"#"。地面用連續(xù)攪拌機制成混凝土后運往井（如柏坊銅見圖!"#"。四充填系統(tǒng)實例實例# 湘潭錳礦破碎砂充填系統(tǒng)充填料為破碎頁巖粒徑為’(%’))。采用砂盆貯砂用#*!)$底卸式箕斗卸砂。砂盆尺寸直徑#’)深&)。倉底為正圓錐形倉底坡度為%礦倉容積,%’)$采用電動圓筒篩。一條混合溝段長-)注砂室長#!)混合溝段長度不足見圖!"#"#,。·,&.·

圖!"#"#,潭錳礦前進井砂盆實例! 牟定銅礦尾砂水力充填系統(tǒng)定銅礦尾砂水力充填系統(tǒng)見圖"#$#$%。牟定銅礦的尾礦用$!"&&及%’’&&旋流器分級沉砂中#’(’%)&&顆粒的含量為!"*。砂倉中用水槍造漿造漿濃度為"’+,’*進入攪拌筒后用倍線自流輸往井下輸送管道地面為$,%-)&&風(fēng)井內(nèi)為$".-$!&&。圖"#$#$%牟定銅礦尾砂水力充填設(shè)施示意圖$—進砂管!—旋流$!"&&!組；%—貯砂（用!"&&水二次造漿濃度"’+,’*；/—閘門擋板"—攪拌槽,—尾砂溝；)—砂池0—,123型砂泵站.—出風(fēng)井實例% 銅綠山銅礦尾砂—爐渣水力充填系統(tǒng)尾砂倉為半球底立式砂倉砂倉直徑)&由$/&&厚的鋼板制成。倉內(nèi)用噴嘴松動造漿在直徑約為$(%&范圍內(nèi)產(chǎn)生局部流化區(qū)經(jīng)吸出管送至攪拌桶中與散裝水泥攪勻制成膠結(jié)料漿送往井下。漿體濃度為)"+))*最大0’*。采用國產(chǎn)測試調(diào)節(jié)儀表和單參數(shù)定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)對充填過程進行檢測控（見圖"#$#$/。渣倉直徑)&底部斜截面坡度%。爐渣徑坡度為!襯有輝綠石鑄石直徑%’’&&的混合溝送到各采場。實例/ 凡口鉛鋅礦尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)·!).·立式尾砂倉2 5OOm3無爐漣倉500m3 楓井LJoS-1-14………o…o02…o0……·4……..………0……..7-……o00……oHl……olSm…四….1…100…0雪…o0016…可.????1…o0190iSOmm0…o02DoiOOmm000"80.凡口鉛鋅礦尾砂膠結(jié)充填示意圖!"#"#!。該系統(tǒng)的尾砂經(jīng)!$$%%的旋流器脫后進入容積為&!$%’的臥式砂倉再由電耙運到螺旋輸送機制成($)濃度的砂漿。水泥由#*$+的水泥庫中經(jīng)#!$%%的單管螺旋輸送機送到’$$%%的螺旋輸送機中，并制成濃度為!$,-$)的水泥漿。砂漿及水泥漿送入#-$$%%的高濃度攪拌筒中經(jīng)攪拌再通過充填鉆孔用倍線流到井下。系統(tǒng)的生產(chǎn)能力為-$,($%’./水泥砂漿。圖!"#"#!凡口礦尾砂膠結(jié)充填制備設(shè)施#—&!$’尾砂倉*—*012電耙絞車’’$$螺旋輸送機；&—制漿供水管!—攪拌#-$-—充填鉆孔(—#*$+水泥庫；0#!$單管螺旋輸送機!12直流調(diào)速電機驅(qū)動3’$$螺旋輸送機#$—溜槽·*0#·實例! 金川二礦東部充填系統(tǒng)東部攪拌站設(shè)有容積為"##$的%&’’的棒磨砂砂倉砂倉上部設(shè)抓斗吊通過皮帶輸送到(###)(*##’’雙葉片強力攪拌筒其電機功率為+#,-。設(shè)*!#$散裝水泥庫兩個通過&##)&##’’葉輪給料機定量供給穩(wěn)料倉再用同型號的給料機供入攪拌筒攪拌成."/"#0濃度的充填漿體流入&##’’直徑的充填鉆孔進入井下。鉆孔深+("/&."’。整個充填系統(tǒng)由控制室控制精度可達1*0確保濃度和配比。見圖!%*%*2。圖!%*%*2金川二礦區(qū)東部充填系統(tǒng)示意圖*—自卸汽車(—!$抓斗&—貯砂漏斗+—寬!##’’皮帶；!—水泥罐車2—吹灰管.—水泥倉"—穩(wěn)料倉；3—葉輪給料機*#—攪拌桶**—流量計及濃度計；*(—充填管路*&—充填鉆孔實例2 柏坊銅礦混凝土充填系統(tǒng)柏坊銅礦混凝土系統(tǒng)見圖!%*%*.。攪拌站為半地下式。(*#’&容積的碎石倉及**#’&的河砂倉均由地表用礦車向其中卸料再由底部皮帶（寬!4!##’+5!,-運到*.2#)**!#)**&#的連續(xù)攪拌機中。水泥倉為&(’&水泥由螺旋喂料*"#"42###’’送往連續(xù)攪拌機中攪拌后的混凝土經(jīng)(""’’的充填管自流輸送井下再用礦車運往充填采場。生產(chǎn)能力為*!#’&67。實例. 蘇聯(lián)五一礦充填系統(tǒng)五一礦系用濕磨爐渣作為膠凝材料其充填系統(tǒng)見圖!%*%*"。該系統(tǒng)采用兩個臥式砂倉貯存爐渣及砂子。爐渣經(jīng)電耙和帶式輸送機進入球磨機球磨機的生產(chǎn)能力為*"/(#$67。砂亦經(jīng)電耙和帶式輸送機與磨后的爐渣漿進入連續(xù)攪拌機攪拌后的砂漿經(jīng)充填管路輸送到井下。生產(chǎn)能力為!#’&67?！?"(·圖!"#"#$柏坊銅礦攪拌站#—運碎石的底卸式礦車%—碎石倉&—河砂倉’—水泥倉；!—螺旋喂料#()!*+)))%,(-+—帶式輸送機$—連續(xù)攪拌機（#$+)/##!)/##&)#)-(—操作臺0%((充填管#)—充填天井圖!"#"#(五一礦膠結(jié)充填系統(tǒng)示意圖#—爐渣倉%—電耙&—中間爐渣倉’—電震機!—帶式輸送機；+—球磨機$—砂泵(—直接攪拌機0—砂倉#)—電耙；##—中間砂倉#%—電震機#&—帶式輸送機#’—充填管路

·%(&·第四節(jié) 水力計算一固體顆粒的沉降米速于固體顆粒的重率和粒徑不同在靜止的流體中沉降所產(chǎn)生的雷諾（!"亦不同從而計算米（不力粗度的公式有下列四個：!"!!時用斯托克斯公式：#"#$%&$$!"#!0’$時用阿連公式：

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+,-. （!)/）#"#!1&$$!"#’$0$**時用阿連公式：

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!+,-. （!)3）"!"#$**0!*$時用牛頓)雷廷格公式："()*"#"#$!&! $! !*式中 #"—圓球的沉降米速+,-5；$—圓球直徑+,；

+,-. （!)1）—流體的動力粘性系數(shù)!*)!6；4(—固體的密度8-+,；44*—流體的密度8-+,。4在計算沉降米速時需按公式計算出速度后再按（!)!*驗算雷諾數(shù)：!"#*#"$"

（!)!*）上述公式用于圓形固體顆粒非圓形時則需乘以形狀系（%即##%#"%值如下：顆粒形狀橢圓形多角形長方形平扇形·’3%·系數(shù)%*&30*&1*&20*&3*&/0*&2*&%0*&/水的粘性動力系數(shù)與溫度的關(guān)系如下：溫度! " # $" $% $# %" &" ’" #"$"($)+","$-.","$#%","&&$","$%’","$$’","$"$","".$",""http://",""##6固體物料體重為%,-0123&在%"!!4","$5$"($)中沉降時計算!公式的適應(yīng)粒徑范圍如下：6粒徑范（2） 7","% ","%8","-","-8",&%",&%8$",9#適應(yīng)公式 公（$(/）公（$(-）公（$(.）公（$(9）二非均質(zhì)流水力計算$,非均質(zhì)流阻力計算。非均質(zhì)流阻力計算理論體系及經(jīng)驗公式較多但國內(nèi)外均以杜蘭公式為基礎(chǔ)對不同物料粒徑進行試驗得出經(jīng)驗公式。（$杜蘭公式杜（:,;<=*>認為可用（$($$來計算兩相流漿體的水力坡（"@）3%C13 （$($$）"@46#式中 —漿體的體積濃度；#!

$!—壓務(wù)損失系數(shù)為弗勞德（$=的函數(shù)；"6—清水的阻力3%C13；%"6#%&’3%C13 （$($%）式中—管道的摩擦阻力系數(shù)；%—輸送速度31；&—重力加速度9,.$31%；’—管徑3。杜蘭是在物料體重為%,/0123&條件下開始作實驗的計算不同重率物料時杜蘭建議在弗勞德數(shù)中加D"項并在管徑$9,$8#.’,%33粒徑",$8%#,’33流速"",/$8/31+條件下進行了試驗得出了經(jīng)驗公（$($&及曲（圖#($($9。"E4"6$A(

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（$($&）式中 (—常數(shù)(4."8$#"；D—固體物料的密度F13；"—水的密度F13；#—顆粒沉降系數(shù)。

·%.#·!!"#

%&(）$)(#($)

（*+*"）圖,+*+*-杜蘭公式阻力計算曲線（)金川公式我國金川公（*+*,是金川有色金屬公司研究所長沙礦山研究院及北京有色設(shè)計研究總院共同實驗并得出的推薦在細粒物料非均質(zhì)流輸送時用該式計算阻力。. / 3$!$ %’*(0!#1. / 3

&4+*）#)!

*1*)

5)785 （*+*,）#式中4—固體物料的體重985；其他符號同（*+**與（*+*)。#)1非均質(zhì)流的水力計算步驟。經(jīng)常是已知固體物料的粒（"體4濃（!或!%流（(.按所需的充填能力及濃度計算充填管路系（長度)及彎管閥門等充填站及進下采場標(biāo)（***)所需管（’計算水力坡（$.泵送時選擇泵及計算泵的電機功率其步驟如下：（*計算臨界流（#*）可用下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)求臨界流速：·)02·輸送粗顆粒 !!（#$%"&’()輸送細顆粒 !!（*$+,"&’()其中 "&—顆粒的沉降米速’(。亦可按其他有關(guān)臨界流速的公式計算或參考表*-+-+%選取工作流速。表*-+-+% 有壓管內(nèi)砂漿流速’()值砂漿重量濃度（.）比重!/01的尾（或細砂平均粒（’）!,0,1%,0,1%$,0+*,0+*$,0%,0%$+0*+0*$#0,+$/,/,$%,%,$3,3,$1,+0,,+0,$+0/+0/$+0%+03+0,$+0/+0/$+0%+0%$+03+03$+02+0/$+0%+0%$+03+03$+02+02$/0,+02$+03+03$/0++02$/0//0,$/0*+03$/0//0/$/0#/0/$/0*說明當(dāng)體重4"/01時需乘以校正系數(shù)+或/。4-+當(dāng)平均粒徑#5!+0*’’時+"

+01當(dāng)平均粒徑#56+0*’’時/"

4-+#+01#（/求管（$?？砂戳鳎?7來求出臨界管（$!：7%"!$/7% !

!’#()!然后按$!選取略小于標(biāo)準(zhǔn)管（$。在選擇管徑的同時要確定管料及內(nèi)襯。這可從磨損及造價兩個方面綜合考慮。管!材磨損情況可參考表*-+-+*。表*-+-+* 部分金屬礦山充填管材磨損情況礦山名稱充填材料充填用管材管材磨損情況名稱體重（8(#）最大粒徑（’）材質(zhì)管徑（’）壁厚（’）換管時通過的總充填（+,%#）水平管傾斜管垂直管彎管錫礦山銻礦尾砂干碎石碎石膠結(jié)/0%*/03*9,0#93,93,無縫鋼管鑄鐵管無縫鋼管無縫鋼管+2,+/%+*+/+:+*:$+2,3$1+/2$+,*$+/+*$/,+$/+,%*#+0+*$,0*9,0+紅透山銅礦尾砂膠結(jié)料9,0%焊接鋼管橡膠管巖石鉆機1*13+,,%+,*$*6+,+$+0*6*$1,0*$,01·/21·礦山名稱充填材料充填用管材管材磨損情況名稱體重（!"$）最大粒徑（#）材質(zhì)管徑（#）壁厚（#）換管時通過的總充填（%&’$）水平管傾斜管垂直管彎管鳳凰山銅礦尾砂$,%*$,$-&,$無縫鋼管焊接鋼管燃料管%%’%&+%%&(’%&)*%+$*’./0銅綠山銅礦水淬爐渣$,$-’&無縫鋼管無縫鋼管鑄鐵管%0&%&&%&&0’%&*%0-%./%,0*/&,&/&,%0霍姆斯特克（12#4!6）金礦尾砂$,&’-&,$襯膠鋼管%0&%7&同 上尾砂$,&’-&,$襯膠管%/0/$&同 上尾砂$,&’-&,$碳素鋼管%&&$(,$（$選擇管路摩阻系）摩阻系數(shù)可根據(jù)表08%8%7查出絕對粗糙然后按表08%8%(來選擇。或可先計算相對粗糙度"!

后按紊流查圖08%8%7選取。圖中"為范寧摩阻系數(shù)按!9’"計算。

表08%8%7 各種管道的絕對粗糙"值管 道 種 類 （#）新的無縫鋼管鍍鋅管 &,&0*&,/稍有侵蝕的鋼管和無縫鋼管 &,/*&,$新生鐵管 &,$*&,0舊鋼管浸蝕顯著的無縫鋼管 &,0以上舊生鐵管 &,+7*%,&表08%8%( 按尼古拉茲公式計算的!值（#）管 徑 （）&,&(0&,%&&,%/0&,%0&&,%(0&,/&&,/0&,$&&,’&&,0&&,/&,0%,&&,&/0$&,&$$/&,&’%+&,&/$’&,&$&’&,&$+&&,&//%&,&/+’&,&$0/&,&/%%&,&/(&&,&$$/&,&/&/&,&/0+&,&$%7&,&%)7&,&/’)&,&$&’&,&%$7&,&/$’&,&/+’&,&%(+&,&//$&,&/(&&,&%7(&,&/&(&,&/’)&,&%0&&,&%)&,&/$·/++·"（!求流（!。按 "!##!求!值。"!（$求水力坡（$%?？砂唇鸫ü交騾⒖级盘m的公式及曲線。（&求局部阻（!%’。局部阻力可按（()(&計算：!!%’!#&， （()(&）式中—局部阻力系數(shù)可查表$)()(*及$)()(+或按表$)()#,的折算長度計入總長度。表$)()(* 緩慢轉(zhuǎn)彎阻力系）’()"(-.-!-&-+-(#-($-(*-(/,(/,(/$,/#$&,/.*!,/!!,,/&&,,/$&,,/*!,,/&$,,/+*!,/*,,(/#,,,/+,!(/.$,,/++#(/!**(/,&!(/$+&(/$(/,,/(+#,/#**,/..,!+$,/!#,,/&.,,/!+#,/0.*,/&,,,/+,,,/&0*(/,(0,/0!!(/((&,/0+*(/(+0#/,(/,(/$,/($!,/#.,,/#&$,/.+&,/..&,/$,!,/.+!,/$+,,/!*,,/0#,,/$!#,/*(#,/$+$,/*+.,/&.*,/+$*./,(/,(/$,/(($,/(0.,/(+*,/#+0,/#$#,/.0*,/#+$,/!!.,/.&,,/$!,/!,0,/&(,,/!$&&/&0,,/!0+,/0(*備 注表$)()(+ 急轉(zhuǎn)彎阻力系數(shù)".-!-$-&-0-*-+-!,/#,/.,/!,/$$,/0,/+(/(（0求總水（*?？砂垂?)(0求總水頭：*"%

+)+2$,2

%34567 （()(0）1 # (

% !’1 #

·#*+·%式中!—漿體的體重"#$；%%&—水的體重"#$。%表’()(*+ 各種管件折合長（單位$）名 稱管 徑 （$）’+,%-,)++)*’)’+*++*’+彎（.）普通接頭全開閘門三 通逆止閥%0%)0’+0’10’10+10+*0++0-’0’’0’’0+*0’+02,0’,0’,0’%0’)0)20+20+20’10’)01)+0+)+0+))0+’0’)02)*0+)*0’)’0+-0’*0’)’0+),0+).0+.0’%0*)20+*+0+（2選泵及求泵的電機功率。目前有六種砂泵可以供選擇它們的使用條件如下34砂泵用以輸送尾砂漿最大輸送濃度為,+5-+637型灰渣泵用以輸送顆粒小于*0’$的砂石混合漿體38型泥漿泵可輸送含砂漿體濃度不大于,+69:777;型渣漿泵為帶金屬和橡膠內(nèi)襯前三種輸送高濃度渣漿!"!型襯膠砂泵可輸送尾砂及含砂漿體輸送濃度不大于,’6油隔離（馬爾斯泵輸送固體粒徑不超過)$$濃度不大于,+6的漿體。近年來在國外使用管道泵輸送漿體。這種管道泵投資較大但壽命長能力大。在日本使用的幾條管道泵系統(tǒng)的流量為+0’5)%++$*#<壓力為’0+520’93輸送固體物料最大直徑達’1$$。目前我國已研制出樣機。長距離輸送在國外還廣泛應(yīng)用隔膜泵及柱塞泵。泵的型號是按流量及總壓頭選出的。電機的功率按流量及總壓頭求出：">&#!$?)+(%@A （)()2）"%式中&—水的重率&>.2)+8#$；%%#!—流量$#；%$—總水頭$*C；—綜合效率。%0非均質(zhì)流的自流輸送。自流輸送時需按（)().計算充填倍線"：">%$

（)().）式中 %—充填管道總長$；$—充填管道入口及出口垂直高差$。·*.+·)’*

當(dāng)充填倍線滿足下列要求時可用自流輸送!"#$%&’%（水砂自流輸送!"#$尾砂及細砂膠結(jié)充填自流輸送。在管線設(shè)計時可計算出總阻力與實際高差所產(chǎn)生的壓差來驗算能否利用充填倍線自流輸送。三非牛頓流充填漿體輸送阻力計算%+臨界雷諾數(shù)。均質(zhì)流與非均質(zhì)流在阻力計算上有較大的差異不象非均質(zhì)流那樣在",#曲線上有臨界流速的凹點。此時需求出臨界雷諾數(shù)工業(yè)上按過渡流速輸送。此時既可靠阻力又小。由于高濃度充填體的輸送近似賓漢體以下按賓漢體計算。3如已知管道直（$%及用粘度計找出原始切應(yīng)&-及剛度系-，高速度梯度時的粘度系數(shù)/等賓漢流體的流變學(xué)參數(shù)以及漿體的密012!）后可按（%,(&求出無量綱的赫德斯托姆（!5再根據(jù)赫德斯托姆數(shù)按圖),%,3(&的曲線查出臨界雷諾（&’6($((!57(

（%,(&）"圖),%,(&賓漢體管流（&’6隨!5的變化過度流（"8可按（%,(%計算"8（&’6"!2. （%,(%）$(+摩阻力系數(shù)賓漢流體摩阻力系數(shù)與清水的摩阻系數(shù)近似在層流區(qū)接近于(7%9在紊流區(qū)接近于尼古拉茲方程：&’·(:%·!"#$%’!式中 !—范寧摩阻系數(shù)。

"# (%$# （!())）!以上計算均是以剛度系定義雷諾數(shù)的。在工程上可以用清水摩阻系數(shù)計算賓漢流體的阻力?？砂聪鄬Υ植冢ā^對粗糙度見表*(!()!$—管徑及雷$諾數(shù)查圖*(!()!求出范寧摩阻系（!。表*(!()! 充填機的規(guī)格性能型 號 +,-(!

./01-/.

123!*%

123()*%

12(4%

12(5*%

.)6

37!%（國產(chǎn)）

（英國）（聯(lián)邦德國（聯(lián)幫德國（聯(lián)幫德國（聯(lián)幫德國）（蘇聯(lián)）（聯(lián)幫德國）類 型 風(fēng)力充填機風(fēng)力充填機風(fēng)力充填機風(fēng)力充填機風(fēng)力充填機風(fēng)力充填機拋擲機 拋擲機生產(chǎn)能（59） !%% ;% !*% )*% 4% 5*% 5)（<9） =%滾筒轉(zhuǎn)（>98） #% #%皮（拋擲速度（89）管徑（8） !)* !*% !%% )%%電機容（B7） )) != 5% #% )% #% !!% !%)（柴油機）圖*(!()!管道紊流的摩阻系數(shù)·)C)·!"阻力計算。阻力可按達西公（#$#%進行計算。但!值按所求得的范寧摩阻系（!的&倍即!’&!代入。從而得：&!#%"(’%$%’%!

， （ ）， （ ）$%)%+,) #$%!&"計算步驟。在賓漢流的阻力計算中需在已知管徑的條件下求出赫德斯托姆數(shù)，再找出臨界雷諾數(shù)。按臨界雷諾數(shù)找出阻力系數(shù)和求出過渡流速。為此在計算過程中可按所給出的流量估計幾個管徑再進行計算分別求出阻力和流速。最后選出技術(shù)經(jīng)濟上最佳的管徑及輸送參數(shù)。流變學(xué)參-則可用旋轉(zhuǎn)粘度計實驗得出或做小型環(huán)管實驗求得。第五節(jié) 充填設(shè)備一充填機一些常見的風(fēng)力充填機及拋擲機列入表.$#$%#中。二旋流器常見旋流器規(guī)格如表.$#$%%所示。表.$#$%% 常用水力旋流器規(guī)格型號旋流器給料口溢流口直徑沉砂口錐角

錐體高度

圓柱筒溢流管

溢流粒徑

料漿濃度處理能力

入口壓力設(shè)備重量直徑$尺寸

$ 直徑$）

（)）

高度深度

（)）

（0）（!,）

（23）

備注（5）（)）（)）

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（)（)）#77

!78.!789!78#7

#&#:%; ## %7 %9. ;7 7"7%.<7"%..7<;7#".<=7".<7"! #9#%.%.8#7 .7 #;<!7%7 %.. ##7 7"7%.<7"%..7<;7%&<#.7".<7"! .9#.7

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錐體高度

圓柱筒溢流管

溢流粒徑

料漿濃度處理能力

入口壓力設(shè)備重量直徑!尺寸

! 直徑!）

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備注（*）（!）（!）

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（!（!）$,, -. /0. ., 0, 1,,

0,,0/,

0,,0/,

,2,0.3,20..,34,0534,,2,.3,2$ 05$$.,1,6$.5,.,4, 0. 0, 14. /1, /..,2,0.3,20..,34,0537,,2,.3,2$ 01,/.,

5,6/,5,5,60,

/00, 00/ 0,, /$,,2,0.3,20..,34,5213.5,2,.3,2$ $1,/-

內(nèi)襯灰綠巖.,,5,60, //, 413/-0, /,7, $1, $,,,2,0.3,20..,34,053/,1,2,.3,2$ 45,

內(nèi)襯灰綠巖三攪拌筒常見攪拌筒規(guī)格如表.8/80$所示。表.8/80$ 攪拌筒規(guī)格名稱及規(guī)格有效面積（$）轉(zhuǎn)速（9%!）電 動 機設(shè)備重量（*）型號功（*<）攪拌筒/.,,6/.,,00$0,=08./84.2.14/攪拌筒0,,,60,,,.2540$,=08.084-2./05,攪拌筒0.,,60.,,/,2,0$,=084084/$/05,攪拌筒$,,,6$,,,0/2,0/,=08-084/-504高濃度攪拌筒/.,,6/.,,00.01,=18/1,1/12.高濃度攪拌筒0,,,60,,,.2.04,=08-084000-$,四砂泵(?型砂泵(@型灰渣(A型泥漿及(AB型襯膠砂泵的規(guī)格列入表.8/805。表.8/805 (?(@(A(A=型泵性能水泵名稱型號規(guī)格聯(lián)接形式配帶功（*<）性 能流（$%）揚（）砂 泵0/(?0直C/4,D85/.$,.,-,/$2..,0/·075·水泵名稱型號規(guī)格聯(lián)接形式配帶功（!"）性 能流（$%）揚（）砂 泵’()*’間+(,-./0’’$-1-2-$1$031$$砂 泵0)*間+’--./0$-4-(’-(5-’1’0’(砂 泵0)*直+’1-6/0114-(’-(5-$2$531$131砂 泵1)*直+’,-6/511(,-’0-$’-’4’,’1砂 泵1)*間+’,-*/021(,-’0-$’-$5$1$(灰渣泵0)7直+’’16/001(--(1-’--0$$4$2灰渣泵0)7/5-直+’,-*/021(0-(,-’’-5(5-14灰渣泵5)7直8*(((/0((1$$-(--0,-(,0204灰渣泵5)7直8*((5/0(11$1-01-11-5’1,10灰渣泵,)（(）直8*(’2/5(,101-11-5--515$5’灰渣泵(-)（(）直8*(0,/$ 5’0-$1,22-45-1((40231灰渣泵(-)（(）直8*9(1,/5 511-25,(-$-(’4-4(3,,,,1·’41·水泵名稱型號規(guī)格聯(lián)接形式配帶功（!"）性 能流（$%）揚（）泥漿泵’()直*’++,-./$01$’-’2’/’$’-泥漿泵-()直*’2+3./’’$+/045--’6’0泥漿泵$()直*’5+,./--4/’+5’4’-2-’’4泥漿泵/()直*-4+3./44’++’4+-++/’$6$0泥漿泵/()直*-4+3./44/’145+’’’4’4+/6泥漿泵/()直*-5+7./044-’++’$54’4+/6泥漿泵5(（’）直87’-5.2-’4/4+44+2++242$2-泥漿泵’+(（-）直879’4’-.2 205+05+’+$+’-6+6’155554膠 泵-4()8直*’++,-./’-’4’$’/’$’’14膠 泵-()8:直*’2+3./’’-0/+4+’’6膠 泵-()8:間*’5+3./’514-0/+4+/+$5$2膠 泵/()8;間*-++3./$+5+’’+’$2$+14-514-5·-62·水泵名稱型號規(guī)格聯(lián)接形式配帶功（!"）性 能流（$%）揚（）膠 泵’()*+直,-./01’..2.3$/34/’$’3’/膠 泵4()*5直,$3.6147.-./$//’//$8$7$$膠 泵8(6*間,$3.6147..$/-.膠 泵8(6*間*63371433.’./.2’7/’$.$/-8膠 泵3/(6*直*693’814 4$3/7//3///3-./’$’/$.新型渣漿泵規(guī)格列入表.131-.中其中:型為低濃度泵0+;;;型為高濃度泵0+;為耐磨金屬內(nèi)襯或橡膠內(nèi)襯;;型為耐磨金屬內(nèi)襯。表.131-. 渣漿泵規(guī)格性能型號規(guī)格出水口徑（#）轉(zhuǎn) 速（<%#）最大配帶功率（!"）性 能最佳效（?）流 量（$%）表 程（）-/+1:./51:7.B1:3//C1:3"3B1;;$%-B1+;$%-C1;;’%$$B1+;’%$C1+;4%’C1+;4%’D1+;461;8%4D1+;8%4E1+;3/%8D103/%86F1+;3-%3/6F1+;3’%3-6F1+;-/./7.3//-.././7.7.3//3//3./3./3./-//-//-./$//38//@-82/3’-/@-8//2//@-’//8//@38//3’//@-///3$//@-7//8./@3$./3///@-///38//@-$//8//@3$/3///@34//.//@28/.//@33//2//@33’/.8/@2//.8/@7$/.8/@7$/’2/@.8.7A.3.$/..$/$/..$/--4’4/33.$//33.$-/$8/’8/$A$’@33A234A-@8/A$-.A-@344$2A4@-7/8A-@$/A/-/A2@84A’$$A3@3-3.4@37444A4@-/.72A-@$3/27A-@$8-$-3A$@2/$A4332@7-/-/.@7$8-88@3/8/$$.@3/.8./’@3.8’8-3@324-$3A8@3/’.A8@2’4@.-’4A8@4A.7.@$’A74-A4@3-74@-4A.’3@8.’A-@-7’3A.@3-A.4-A.@32A.23A-@-/.8@3/4-@$-’-@3.’7@-..’@-84/A8@$43/4-.74/$/.4’74$448484.7-7-7$738/77·-27·油水隔離泵規(guī)格列入表!"#"$%中。表!"#"$% 油隔離泵規(guī)格性能出口壓力型 號（&’）

流 量（*+）

沖 次（-"#）

缸 徑（)）

活塞行程（)）

管（)）進口 出口./0"12+$2./0"#22+$2./0"#$!+$2./0"#%2+$2./0"$22+$2

12 3*#22 3*$2 #$! 3##%2 3%$22 3%

#12$22$22$22$!2

*!2 $22 #$23!2 $!2 #!2./0"12+32./0"#22+32./0"#$!+32./0"#%2+32

12 3!#22 3%32 #$! 34#%2 31

#12$22$$2$$2

*!2 $22 #*!./0"$22+32./0"12+12

$22 3!12 31

3!2 $22 #!2$!2#12./0"#22+12./0"#$!+12./0"#%2+12./0"$22+12

152

#22 31#$! 36#%2 !2$22 34

$22$$2$$2$!2

*!2 $22 #*!3!2 $!2 #!2!型 號?-$*!!&"#2?-$*!!&"#2

功率（78）4!6!

轉(zhuǎn)速（9+)）!1%!1%

電壓（<）

空壓機型號

外形尺（)）長=寬=高

總重量（>）#$5!#$5!?-$322-"#2?-$322&"#2?-$322&"#2?-$322&"#2?-$322&"#2?-#3#2"#2?-#!4"#2?-#!1"#2?-#!4"#2?-#!1"#2?-"#!#2"#2?-"#!"#2?-"#!"#2

##$#*$#%2#*$#22$22$22*#2$%2*#2322!22%*2

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#$51#15!#15!#1#1$2$%5!$4$54$454$15!*15!*15!五混凝土泵將國內(nèi)常見的混凝土泵列入表!"#"$4中。·$61·表!"#"$% 混凝土輸送泵的主要技術(shù)規(guī)格型型 號&’"()&’"*)&’"+（）&’"#!-.+!’01"##!2最大排（(4）()*)+#!+!%)最大輸送距離（）水 平垂 直(!)*)6))*!$))()$!)(!(#)7%!)+)7#$!$%)7!()%)7##)最大骨架直徑（8）卵石!)碎石6)卵石!)碎石6)卵石!)碎石6)()7!)卵石()7!)碎石$!76)主電機功（9:）6!!!$$()塌落（8）(7#$!7$(!7$$（常用#)7#!管道直（3）#!)#!)#))7#!)#))7#!)清洗方式壓氣吹壓壓氣吹壓壓氣吹壓壓氣吹壓水洗制造廠家夾江水工機械廠夾江水工機械廠沈陽振動機器廠沈陽振動機器廠湖北建筑機械廠日本三菱上海寶鋼引進·$;;·第二章 膠結(jié)充填采礦新技術(shù)第一節(jié) 膏體充填料的配比選擇一膏體充填的基本概念將一種或多種充填材料與水進行優(yōu)化組合配制成具有良好穩(wěn)定性流動性和可塑性的牙膏狀膠結(jié)體在重力或外加（泵壓作用下以柱塞流的形態(tài)輸送到采空區(qū)完成充填作業(yè)的過程叫做膏體充填。作者認為膏體充填料是非牛頓流體其流變模型近似于賓漢姆體其流動狀態(tài)為結(jié)構(gòu)柱塞流其流變參數(shù)的獲得只能靠實測或經(jīng)驗公式計算不存在臨界流速。膏體充填料的可泵性是反映膏體充填料是否可泵送的一個綜合指標(biāo)體現(xiàn)為膏體充填料通過彎管部位錐形管和管接頭等管件的能力是膏體充填料穩(wěn)定性可塑性和流動性在泵送過程中的具體體現(xiàn)在生產(chǎn)中可用膏體充填料的塌落度分層度和黏度等指標(biāo)表示。膏體充填料的三大特性是指穩(wěn)定性可塑性和流動性。穩(wěn)定性是指它具有抵抗分層和抵抗離析的能力體現(xiàn)在實踐中是膏體在密閉的管道中停留數(shù)小時不沉淀不分層不離析能順利地進行輸送?？伤苄允侵父囿w充填料在克服屈服應(yīng)力后產(chǎn)生非可逆變形的能力通俗地講是指膏體在管道輸送過程中其斷面上的顆粒結(jié)構(gòu)有抵抗錯位的能力即抵抗變形的能力在實踐中體現(xiàn)為膏體在通過彎管后盡管其形狀發(fā)生了變化但其結(jié)構(gòu)基本不變。流動性是指它能流動產(chǎn)生的實質(zhì)是膏體的物料構(gòu)成中有!"#以上的$%’細粒級含量這部分細粒級有很強的飽水能力使水量·(&&·能夠填滿膏體微細顆粒之間的空隙從而保證有足夠的膠結(jié)用水形成膏體的流動性在實踐中流動性體現(xiàn)為在其重力或其他壓力的作用下能在管道中或采空區(qū)中順利流動。膏體充填料的流變性是指膏體充填料的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和在輸送過程中產(chǎn)生的阻力損失具體可用膏體充填料的動力粘性系數(shù)和動切應(yīng)力表示。金川鎳礦膏體泵送系統(tǒng)的膏體料漿如圖!"#"$所示。圖!"#"$金川膏體泵送系統(tǒng)所生產(chǎn)的膏體料漿二膏體充填料的配合比選擇$%配制膏體料漿的原則要配制好滿足工業(yè)條件的膏體必須搞清楚膏體充填料的構(gòu)成原理和工業(yè)生產(chǎn)對膏體充填料可泵性和流動性的具體要求。膏體充填料的構(gòu)成是與組成膏體充填物料的粒度分布密切相關(guān)的在組成膏體的物料中必須有足夠的細粒級含量和具有一定飽水作的超細粒級含量。細粒級含量用來填滿粗顆粒之間的空隙超細粒級含量比表面積大有足夠的飽水性與水分子結(jié)合后均勻分布于粗顆粒之間從而保證了膏體充填料的和易性和結(jié)構(gòu)面上固體顆粒之間的相對穩(wěn)定保證了膏體充填料在靜止時具有足夠的塑保持其三維結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外試驗研究結(jié)果公認膏體的配料中"#’的含量必須大于$!(這是一個必要條件。金川有色金屬公司膏體充填系統(tǒng)中的非膠結(jié)膏體料（不加水泥的膏體配料中超細粒級的含量是通過添加干粉煤灰的方式來獲得的。從物料粒度對膏體性能特征的影響程度來看影響膏體性能的主要因素是粗粒度物料含量和超細粒度物料含量。由于粗粒度物料的吸水率小它消耗的水分就少粗粒度物料含量增加，就可以相對提高膏體的濃度同時由于粗粒度物料的比表面積小它需要或消耗的膠結(jié)材料少在其他參數(shù)不變的情況下若增大粗粒度物料的質(zhì)量可以提高膏體的穩(wěn)定性。具有膠結(jié)作用的超細粒度物料主要起膠結(jié)作用和潤滑作用一旦它的含量增加膏體的分層度就會減少即膏體的穩(wěn)定性就變好膏體的可泵性亦