充填材料渗透系数

充填材料渗透系数是指水在充填材料中的渗透速度与水力坡度间的比例常数。1885年法国人达西通过实验得出：水通过多孔介质时受固体颗粒阻力较大，水流的渗透速度较小，呈层流状态，流速与水头成正比与流程长度成反比，并建立了达西定律-流速与水力坡度成正比。影响水砂充填材料渗透系数的因素有充填材料的粒度组成、充填体的孔隙率、水的温度、充填材料的矿物成分和水中电解质的含量等。水的温度直接影响水的渗透速度，充填材料的粒度组成影响到充填体中孔隙直径和孔隙率。因而对渗透系数影响较大，充填材料的矿物成分和水中电解质含量决定固体颗粒表面水化层的厚度，从而决定孔隙的有效直径大小。10℃时尾砂中粒径小于20μm。成分含量和孔隙率对渗透系数的影响见图1。

图1

中国水工规程规定以10℃为标准温度计算渗透系数。欧美许多国家以20℃为标准温度计算渗透系数，美国矿物局规定，对于分层充填采矿法用的水砂充镇材料≥10cm/h。将这个规定折算到中国的10℃标准≥7.7cm/h。使用尾砂充填时，脱泥界线普遍采用20μm。中国一些矿山使用的尾砂充填材料的渗透系数如下：凤凰山铜矿为15，牟定铜矿为6，锡矿山锑矿为9.72，凡口铅锌矿为4-5.7，黄砂坪铅锌矿为14，招远金矿灵山分矿为10.6，红透山铜矿为19，东乡铜矿为13.5，铜绿山铜矿为4-6，根据中国和其他国家的经验，水砂充填材料的10℃渗透系数应大于5-7cm/h，具体数值按对充填工艺的要求确定。

充填材料制备是指将充镇材料按采矿充填的要求进行采集加下成合格的充填料。通常是将破碎筛分后的物料按规定的粒度组成和掺入材料的配合比例混合成待输送的充填材料。

充填材料沉缩率是指充填材料沉缩后的体积与原体积之比。充填材料沉缩包括自然沉缩和加压沉缩；前者是充续材料经脱水或在自重作用下产生的。后一种沉缩是充填材料在地压作用。或在人力、设备或爆破载荷的作用下产生的。沉缩的原因是固体颗粒流火及颗粒间的空隙减少。空隙减少是因为颗粒发生重新排列。流失主要是脱水时被水带走了部分细颗粒、充填材料的颗粒级配不合理造成较大空隙，水力输送时如果固体材料的重量浓度小，脱水时被水带走的细颗粒材料会增多。或者在充填体上施加的压力大，这些原囚都会使充填体沉缩率加大。