随着国内外矿山进入深部开采阶段,采用吊桶向下输送混凝土,运输效率已经无法满足矿山建设的施工进度需求。溜管输送使混凝土在自身重力作用下,克服摩擦力与空气阻力,沿着管道向下运动,具有速度快,可连续浇筑等优点,是未来深竖井混凝土输送方式的发展方向。自溜输送一定垂距后,浆体与骨料发生相对运动,导致混凝土离析,使成型竖井支护质量难以达到设计要求。因此,探索性开展超高垂距深竖井混凝土自溜输送防离析研究,对提升深竖井施工水平,保障深竖井结构安全具有十分重要的意义。论文研究内容为国家重点研发计划课题二“金属矿深竖井高效掘进与成井关键技术及装备”(No.2016YFC0600802)的主要内容之一“降磨损防离析混凝土输送工艺优化”。受限于现有相关规范,在未获得千米深井的新技术规范支持前,无法开展现场试验工作。论文结合现场调研、理论分析、数值模拟等方法,开展了混凝土自溜输送过程的防离析机理研究,分析不同装置的防离析效果,提出了离析控制方法。论文的主要工作如下:(1)介绍了混凝土静态与动态离析形式,分析自溜输送过程中混凝土离析的主要影响因素,如材料因素、管路系统因素以及防离析装置等。(2)构建了骨料与浆体间相对速度计算模型,揭示混凝土离析内在机理,研究不同浆体流变参数与骨料特性对相对速度的影响机制,分析自溜输送过程中骨料速度的变化规律。(3)以料浆速度、相对速度及磨损为指标,求解不同防离析装置的降速拌和效能,选取适用于深竖井溜管系统的最佳装置;通过正交试验法设计方案,分析不同结构参数对指标的影响,优化装置结构参数。(4)分析非满管流状态混凝土在溜管内运动规律,确定离析垂距;以此为布设间距,提出溜管间断布设防离析装置的方案,可实现连续、防离析输送;在现有技术前提下,提出新拌混凝土制备、管道布设以及输送工艺等控制措施,实现混凝土自溜输送过程的安全输送。研究成果为溜管系统设计提供一定前瞻性指导作用,企望推动深竖井施工技术的发展,实现深竖井的安全快速成井。