新型根系状脱水管的构造参数研究及脱水模型构建

张爱卿， 吴爱祥， 王贻明， 尹升华， 李金云

(1. 北华航天工业学院建筑工程学院， 河北 廊坊 065000；2. 北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心， 北京 100083)

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一种安全、 高效、 低成本的脱水技术是保证充填效果的关键. 就目前矿业形势下， 低品位矿床开采过程中形成的高大采空区， 若采用胶结充填， 充填采场稳定性可以保证但充填成本高， 若采用非胶结充填， 脱水效果无法保证， 充填采场稳定性亦难以保证， 为矿山开采留下严重的安全隐患[1-5]. 如何解决充填采场快速脱水、 缩短采场的充填周期已成为非胶结充填系统高效稳定运行的头等重要问题.

国内外专家学者对细颗粒尾砂的脱水技术进行了大量研究， 脱水技术分为外界作用和无外界作用两类. 外界作用以电渗法[6-8]、 负压法[9]和压风法[10]为代表， 采用上述脱水方式脱水效果好， 但成本较高， 相关配套技术复杂， 且存在安全隐患. 无外界作用以链式脱水管脱水法[11]、 设置脱水密闭墙和脱水井[12-13]、 增加脱水管安设间距和管径[14-15]、 添加一定量的粗颗粒改善颗粒级配[16]为代表， 可以在一定程度上提高脱水速度， 但也会导致脱水成本的增高. 张爱卿等[17]在不考虑外界作用， 不增加脱水管数量、 缩短脱水管间距的前提下， 对普通脱水管进行改进， 基于仿生学设计出一种新型根系状脱水管， 分别开展新型根系状脱水管和普通脱水管的脱水试验， 得出新型根系状脱水管相比普通脱水管可以显著提高脱水速率， 但……