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第1章 绪论 1

1.1深井矿山充填技术的特性 1

1.2深井开采技术研究状况 3

1.3深井矿山充填技术发展现状 6

第2章 深井矿山充填体作用机理 12

2.1采场围岩及充填体稳定性的控制因素 12

2.2充填体的作用机理 15

2.2.1充填体的支护作用 15

2.2.2充填体与系统的共同作用 16

2.2.3充填体的充填作用 17

2.2.4充填体的综合作用机理 17

2.3胶结充填体的破坏机理 18

2.3.1充填工艺及所形成的充填体的破坏形式 18

2.3.2层状充填体顶板的冒落条件 20

2.3.3充填体破坏过程 21

2.4深井岩爆的能量诠释 24

2.5深井矿山的充填支护系统 27

2.5.1深井矿山充填区域支护的影响因素 27

2.5.2连续矿柱与充填体组合的区域支护系统 31

第3章 充填材料及充填质量控制 34

3.1常用充填材料的来源及分类 34

3.2充填骨料 35

3.2.1充填骨料的化学成份 35

3.2.2充填骨料的密度 36

3.2.3充填骨料的孔隙率 36

3.2.4充填骨料母岩的强度 36

3.2.5松散充填骨料的沉缩 37

3.2.6松散充填骨料的粒级组成 37

3.3胶凝材料 40

3.3.1水泥 40

3.3.2高水速凝固结材料 45

3.3.3全水胶固材料 49

3.3.4工业废渣活性材料 51

3.3.5磁黄铁矿和黄铁矿 53

3.4改性材料 54

3.4.1水 54

3.4.2絮凝剂 56

3.5充填体的含水与脱水 62

3.6充填体的力学特性 63

3.6.1充填体的强度 63

3.6.2充填体的自立高度 68

3.6.3充填体的压缩特性 69

3.6.4充填材料制备和充填工艺对充填体力学特性的影响 70

3.7充填质量控制 71

3.7.1料浆的配合比 71

3.7.2采场充填工艺 91

3.7.3充填接顶 94

3.7.4层状充填体顶板的质量控制标准 97

第4章 充填材料的制备工艺与管道输送 99

4.1充填系统和充填量计算 99

4.1.1充填系统 99

4.1.2充填量计算 99

4.2水砂充填系统 100

4.2.1水砂充填的适用条件及优缺点 100

4.2.2制备站及结构 101

4.2.3充填管道和管件 103

4.3分级尾砂充填 105

4.3.1尾砂的分级 106

4.3.2卧式砂仓和立式砂仓 110

4.3.3尾砂胶结充填料制备站的主要设备 117

4.3.4水泥的风力输送入仓 121

4.3.5充填钻孔 124

4.3.6尾砂充填和尾砂胶结充填的采场排水 127

4.4全尾砂的浓密和过滤 127

4.5膏体和混凝土充填 134

4.5.1膏体和混凝土充填工艺 134

4.5.2细石混凝土充填工艺 135

4.5.3膏体和细石混凝土的可泵性 137

4.5.4膏体和细石混凝土的泵送设备 140

4.6非机械快速浓缩全尾砂胶结充填 142

4.6.1全尾砂絮凝沉降浓缩试验 143

4.6.2絮凝理论与药剂作用机理 151

4.6.3全尾砂配比试验 156

4.6.4工业试验及应用 160

4.7两相流管道输送技术 163

4.7.1充填材料水力输送特性 163

4.7.2充填料浆的悬浮条件 163

4.7.3充填料浆特性 168

4.7.4水力坡度 170

4.7.5临界流速及有关管道参数的计算 174

4.7.6水力输送计算实例 175

4.7.7管道两相流输送参数数值模拟 178

第5章 深井矿山可以选择的几种充填系统 182

5.1细砂管道自流输送充填系统 183

5.1.1物料制备系统 183

5.1.2物料运送系统 186

5.1.3物料存储设施 188

5.1.4充填料浆制备系统 189

5.1.5监侧仪表与功能 190

5.1.6细砂管道胶结充填生产工艺 191

5.1.7井下排泥排水 192

5.1.8充填站的环境管理 192

5.1.9深井矿山中应用自流充填系统需要解决的问题 193

5.2膏体泵送充填系统 193

5.2.1物料准备 194

5.2.2膏体充填料的可泵性 194

5.2.3膏体充填料桨管道阻力损失的计算 195

5.2.4定量给料搅拌制备膏体 198

5.2.5泵压管路输送 198

5.2.6采场充填 199

5.2.7水泥的添加方式 199

5.3膏体自流充填系统 200

5.3.1临界流态浓度的界定 203

5.3.2料浆流态的转化措施 203

5.3.3地表储料仓 207

5.3.4膏体自流充填料浆的输送 208

5.3.5膏体自流充填系统的生产 208

5.4块石胶结充填系统 210

5.4.1国内的块石胶结充填 210

5.4.2井下充填料浆的混合方式 212

5.4.3充填材料的制备及配合比选择 215

5.4.4深井矿山废石胶结充填的生产 216

5.5深井矿山充填系统的选择 216

5.6深井矿山充填系统的水力计算 217

第6章 深井管道输送的可靠性及管道磨损 221

6.1深井充填系统构成 221

6.1.1自流输送管道充填系统的组成 221

6.1.2充填系统工艺流程 222

6.1.3深井充填系统的层次结构 223

6.2深井充填系统的特性 224

6.2.1原料及供给的不确定性 225

6.2.2制备和输送系统的不确定性 227

6.2.3充填效果的不确定性 228

6.2.4充填系统失效模式的不确定性 231

6.3深井充填系统故障模式与分析 231

6.3.1 FMEA的起源与发展 232

6.3.2 FMEA原理及方法 232

6.3.3深井充填系统FMEA分析实例 237

6.4深井充填管道输送系统的可靠性对策 242

6.4.1充填料浆运动形式 242

6.4.2深井充填管道的失效机理 243

6.4.3充填管道系统可靠性对策 248

6.5充填钻孔磨损机理及降低磨损技术 259

6.5.1充填钻孔内管壁磨损的主要影响因素 259

6.5.2充填钻孔磨损因素的AHP定量化分析 262

6.5.3充填钻孔内管壁磨损机理 269

6.5.4降低管道磨损措施 276

第7章 国内外深井矿山实例 278

7.1冬瓜山铜矿深部充填技术 278

7.1.1极细颗粒全尾砂高浓度连续放砂实践 279

7.1.2充填挡墙 281

7.2孙村煤矿深部制冷降温技术 287

7.2.1矿井热源分析 288

7.2.2矿井高温的危害 288

7.2.3通风降温 288

7.2.4冰冷辐射降温 291

7.2.5应用价值和推广前景 294

7.3龙首矿下向分层胶结充填采矿法 295

7.3.1地质概况及开采技术条件 295

7.3.2采矿方法简介 295

7.3.3六角形进路的形成过程 297

7.3.4充填工艺 298

7.4南非威特沃特斯兰德超深薄矿脉开采 303

7.4.1留走向矿柱的长壁采矿法 303

7.4.2留倾斜矿柱的下行式水平采矿法 304

7.4.3留倾斜矿柱的上行式水平采矿法 304

7.4.4留倾斜矿柱的下行式倾斜采矿法 305

7.4.5充填体的作用 305

7.4.6通风和制冷系统设计时应考虑的因素 306

7.5 Kidd Creek矿胶结充填系统 307

7.5.1块石胶结充填系统 308

7.5.2膏体胶结充填系统 314

7.5.3粉煤灰胶结充填系统 318

7.6南非Elandsrand金矿V型梯段式房柱采矿法 330

7.6.1地质概况及开采技术条件 330

7.6.2 V型梯段式房柱采矿法 331

参考文献 340