正文

前言

深井礦山充填理論與管道輸送技術(shù) 作者:王新民


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(zhuǎn)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(jì)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(shí)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(fèi)潛力相比,大多數(shù)金屬礦產(chǎn)資源的供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)快速增長的需求,如鐵礦石進(jìn)口量約占全世界鐵礦石進(jìn)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(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,其保障度已接近或低于底線,嚴(yán)重威脅國家經(jīng)濟(jì)安全,使我國面臨巨大的危機(jī)與挑戰(zhàn)。

礦產(chǎn)資源供應(yīng)短缺的現(xiàn)狀固然與消費(fèi)過快增長有關(guān),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(+600m)。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(qiáng),我國將步入深井開采國家行列。實(shí)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500m以下的第二富集帶找到的。山東新礦集團(tuán)、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1000m。

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(hù)地表環(huán)境和建構(gòu)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(shù)的不斷進(jìn)步,在有色金屬礦山和貴金屬礦山得到了廣泛應(yīng)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(hù)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(yīng)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(shí)踐表明,充填采礦法,特別是管道自流輸送的膠結(jié)充填采礦法,由于充填效率高,可有效預(yù)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(shù)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(shù)體系,推進(jìn)地下礦山采礦技術(shù)創(chuàng)新,從而實(shí)現(xiàn)在保護(hù)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。

《深井礦山充填理論與管道輸送技術(shù)》一書共分7章,針對深井開采涉及的充填技術(shù)問題,進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研討,重點(diǎn)介紹了深井礦山充填體的作用機(jī)理、充填材料及質(zhì)量控制、充填材料的制備工藝及管道輸送工藝技術(shù),探討了適用于深井礦山的若干個充填系統(tǒng)的主要構(gòu)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(shí)例。本書編著過程中參閱了大量近年來發(fā)表的相關(guān)科技文獻(xiàn),融入了編著者部分研究成果。本書尤其注重工程應(yīng)用性,試圖成為深井礦山充填系統(tǒng)設(shè)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(guān)領(lǐng)域設(shè)計、研究和生產(chǎn)技術(shù)人員參考。

本書在撰寫與出版過程中得到了中南大學(xué)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(xiàn)與資料的單位、作者一并致謝。

因撰者學(xué)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。

2010年9月


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