(1)淺井開采地壓顯現(xiàn)以巖石片幫、頂板巖石表面剝落和破壞為主要特征,即使發(fā)生巖爆其規(guī)模和破壞性都非常有限。而深井開采,原巖應(yīng)力高,巖石的應(yīng)變能高度聚集,并在瞬間呈爆炸性釋放,其破壞性極為劇烈,并可能導(dǎo)致地震活動(dòng),因此充填體的主要功能將是阻止或減緩這種能量瞬間的釋放,這就對充填體強(qiáng)度和質(zhì)量有更高的要求。所以研究充填體的承載機(jī)理、充填材料特性及采場充填工藝,并實(shí)現(xiàn)充填體質(zhì)量的有效控制,從而達(dá)到低成本、高質(zhì)量構(gòu)筑深井充填體的目標(biāo)。
(2)在淺井開采中,充填料管道自流充填系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛,但由于淺部開采充填倍線一般變化為4~8,因此充填料漿的輸送質(zhì)量濃度受到很大限制,一般變化在65%~72%,這使得充填料漿進(jìn)入采場后,脫水量大、水泥離析嚴(yán)重、充填體固結(jié)慢、強(qiáng)度偏低、充填質(zhì)量不高。深井開采,充填倍線小(1~3),這為輸送高濃度漿體、提高充填體質(zhì)量創(chuàng)造了必要條件。因此,研究高濃度漿體管道輸送特性,根據(jù)充填料漿特性,分析料漿制備與輸送系統(tǒng)的適應(yīng)性,是實(shí)現(xiàn)高濃度充填料輸送,提高充填體強(qiáng)度的關(guān)鍵之一。
(3)為了實(shí)現(xiàn)高濃度充填漿體的自流管道輸送,必須研究深井兩相流輸送技術(shù),即料漿特性、料漿配合比、密度、粘度等高濃度漿體管輸特性對臨界流速的影響及相應(yīng)的管道水力參數(shù)的計(jì)算,從而針對具體深井礦山,選擇適當(dāng)?shù)墓軓?、濃度、流速和輸送量,使系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)效果好的目的。
(4)深井管輸系統(tǒng),由于地表與井下高差大、充填倍線小、料漿在輸送過程中流速大,將對管道形成較高的壓力。因此必須解決系統(tǒng)減壓問題,否則將嚴(yán)重影響到管輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
(5)深井自流管輸系統(tǒng)由于料漿運(yùn)行速度高,將對管道垂直段產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊磨損,因此研究滿管流輸送技術(shù),實(shí)現(xiàn)深井充填系統(tǒng)滿管流輸送,降低沖擊磨損具有非常重要的工程意義,同時(shí),研究高壓流動(dòng)漿體對管道的動(dòng)力磨損機(jī)理,實(shí)現(xiàn)對深井管道磨損程度的預(yù)測,合理采用降低管道磨損的技術(shù)對策,對延長管道的服務(wù)年限,降低成本同樣十分重要。
深井充填在我國尚處于起步階段,因此深井充填的技術(shù)研究成果相對匱乏,深井充填設(shè)計(jì)、施工與控制只能參照淺井充填理論。國外雖有研究,但并不系統(tǒng),隨著我國越來越多的礦山進(jìn)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與水平,必須創(chuàng)建系統(tǒng)的深井充填理論體系與技術(shù)手段。因此在全面分析深井充填特點(diǎn)與存在問題的基礎(chǔ)上,展開深井充填體作用機(jī)理、充填材料與充填質(zhì)量控制、深井兩相流理論、深井管道系統(tǒng)減壓、深井滿管流輸送技術(shù)、管道磨損機(jī)理與防磨損技術(shù)等研究,將會加速完善和發(fā)展我國深井充填技術(shù)體系,為深井礦山充填設(shè)計(jì)、施工與管理提供重要的理論依據(jù)和操作性強(qiáng)的實(shí)施方案,對我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。