对浆体无压自流输送问题的研究

从压力管道的临界流速和水力坡度变化规律堆演无压自流输送的临界流速和水力坡度变化规律，进而研究自流槽的最优输送浓度及设计问题，以创造条件发挥浆体无压自流输送的潜在优势。     

基于数值代入法的矿浆自流输送管水力计算研究

为了精准确定矿浆自流管的临界流速、临界管径和水力坡度,指导矿浆自流管管径和坡度选择,对矿浆自流输送管水力计算方法进行了研究。在已有理论计算公式的基础上,补充和完善了计算过程,建立了系统完善的理论计算程序。通过构建水力计算数学模型,采用数值代入法,可以精准地计算出临界水深和临界管径。根据计算结果,设计选择的矿浆自流管管径和铺设坡度是合理、适用的,可以通过校验佐证。实践证明,基于数值代入法的矿浆自流输送管水力计算程序合理有效,对选择合理的管径和坡度、降低经营费用具有实际指导意义。     

张庄铁矿充填尾砂流变特性实验研究

研究了不同浓度浆体的流变特性, 总结了其变化规律, 根据流变特性计算管道输送的水力坡度和充填倍线, 为管道自流输送充填奠定理论基础。     

梅山精矿管道输送试验研究

本文根据梅山铁矿铁精矿浆管道输送试验实测数据，通过分析、归纳得出了计算水力坡度和临界流速的数学模型。本文同时还对最佳输送浓度进行了分析。     

考虑料浆温度影响的细尾砂膏体自流输送研究

为探究料浆温度影响下细尾砂膏体大流量自流输送特 征,构建了细尾砂膏体自流输送水力坡度模型;基于数值模 拟,分析了考虑料浆温度影响的不同流量、充填倍线细尾砂 膏体自流输送水力坡度特征.所建立的水力坡度模型的测 量误差为４．８５％、２．２１％,迭代计算５６次、６８次后收敛,表明 该模型具有较高的可靠性及合理性.研究结果表明,随流量 增加,细尾砂膏体的水力坡度增大,且充填倍线越小,增加趋 势越趋于线性;膏体输送过程粗细颗粒间存在“非均匀干扰 沉降”现象,随充填倍线增加,粗颗粒受细颗粒与料浆溶液影 响而非均匀沉降,导致颗粒相互作用数量增多,水力坡度升 高;膏体粗颗粒运移存在一定规律,屈服应力是影响颗粒运 移的最关键因素,随充填倍线增加,膏体剪切流动区域面积 增加,水力坡度升高;基于试验结果,为实现自流输送,建议 输送流量选取２２０m３/h,充填倍线选择５.     

齐大山铁矿尾矿浆管道输送参数试验研究

本文根据齐大山铁矿尾矿高浓度浆体管道输送参数试验的实测资料,通过分析、归纳、得出了齐大山铁矿尾矿浆体管道输送的水力坡度和临界流速经验计算式,并在此基础上进行了工业管道输送参数的预测。     

基于正交试验的粉煤灰膏体输送水力坡度影响因素研究

为研究影响粉煤灰膏体管道输送水力坡度的主要因素,采用输送环管试验进行水力测试,运用正交试验法对测试结果进行分析,定量确定了粉煤灰膏体水力坡度对不同管道流速、管径、料浆浓度的敏感程度,以及随各因素的变化趋势。结果表明,粉煤灰膏体输送水力坡度随流速及料浆浓度增加而加大、随管径增加而减小,且流速是影响水力坡度的最主要因素。为了提高粉煤灰膏体料浆的泵送性能,选用A_1B_3C_2输送方案,即流速1 m/s,管径125 mm,浆体浓度为53%。     

黄沙坪矿深部开采充填管道输送参数计算与仿真

通过研究充填管道输送两相流的基本理论，分析充填管道输送中充填料的沉降规律和运动形式，计算出黄沙坪矿的临界流速及两相流的水力坡度；分析充填管道中充填体的流动形态和流变特性，选择雷诺数作为数值计算时浆体流型的理论依据；运用ANSYS有限元数值计算软件中的Flotran流体力学模块进行数值计算，为黄沙坪矿深部充填管道输送提供理论支撑。     

水力输砂试验研究

在粗粒砂的水力输送中，还没有普遍适用的水力参数计算公式，需要由管道输送试验提供设计依据。本文通过对砂样浆体系列模型管道输送试验结果的分析，提出了砂浆管道临界流速和摩阻损失的计算公式，对类似砂样水力管道工程设计有重要的实用价值。     

高浓度胶结充填料管道水力输送

本文论述了金川镍矿的试验研究成果。查明用-3毫米戈壁集料破碎砂和水泥配制成高浓度(重量浓度77％)砂浆,借助砂浆的自然压头,通过管道输送到井下,可以满足设计对充填体强度和输送稳定性的要求。通过对砂浆制备站工艺流程的模拟试验,为充填系统的监测和自动控制提供了依据。根据130多次室内半工业性管道输送试验资料,推导出计算水力坡度的经验公式,其平均误差小于10％。用该公式对所收集到的14种不同物料管道水力输送的454组参数和实测值,进行运算和比较,其平均误差为13.6％,证明该公式适用范围广,误差小,比目前所见的经验公式更为准确。此外,文中提出了临界流态浓度的新概念和高浓度的含义。并且发现:在高浓度砂浆管道输送条件下,临界流速已无关紧要;水力坡度与流速之间的变化关系,随着浓度的不断提高而可以看出砂浆的流动状态已从近似牛顿流体变为非牛顿流体而接近于塑性体;而且水力坡度与浓度之间的变化与通常熟知的线性函数关系绝然不同,而是按照高次幂函数关系变化的。     

基于测量机器人的矿用明渠泥沙沉积量监测

以姚桥煤矿井下明渠水流量动态监测为研究背景,针对矿井下明渠泥沙沉淀过厚导致明渠流量测量不准确的问题,设计了一款自动测量矿井下明渠泥沙沉积量的机器人。机器人由电机、编码器、丝杠同轴链接,电机转动带动丝杠与编码器转动;通过编码器记录的电机转动圈数与丝杠导程计算出机械臂伸长长度,从而推算出所测量的泥沙沉积量。通过多次重复测量证实该测量机器人在500 mm量程内重复误差小于1 mm,数据传输稳定可靠。     

基于M-BUS的矿用超声波明渠流量计设计

为实时监控明渠流量,有效预防矿井水害的发生,采用无喉道槽和非接触测量的超声波智能流量传感器测量明渠流量,既给出了明渠实时流量与水头高度之间的关系,减少了淤积的泥沙对测量的影响,又提高了流量测量装置的稳定性。实验表明,超声波无喉道槽流量计的不确定度低于4%,符合国家的相关标准。     

动叶可调轴流式通风机出口流场的实验研究

对轴流工通风机在不同安装角时的流场变化地实验研究,得到了通风机的总性能曲线;并用固定在转子前、后测量平面的热线,测量了最高效率点处不同安装角时叶片通道井、出口轴向和切向速度的分布,从而能够清楚地了解到,通风机在安装角度变化时,叶片通道进、出口截面流动结构的变化。     

高强度开采覆岩离层瓦斯通道特征及瓦斯渗流特性研究

根据上覆煤岩层的破断和裂隙发育情况,将穿层裂隙通道直径大于10-1 mm的区域定为采动瓦斯通道发育区。基于砌体梁理论,研究了关键层控制下的离层断裂带瓦斯通道的发育特征,并基于Kozeny-Carman准则建立了瓦斯通道流态的判定方法,依据其内瓦斯的流动状态将上覆岩瓦斯通道的发育沿纵向由下到上分为瓦斯紊流通道区、瓦斯过渡流通道区和瓦斯渗流通道区,并根据离层断裂带瓦斯通道的发育规律,构建了以高位瓦抽采巷为主要手段的瓦斯过渡流通道区人工导流方法。最后通过以阳泉新景煤矿80201工作面卸压瓦斯抽采现场试验,反演得到了工作面上覆岩采动瓦斯通道的演化规律及其对瓦斯导向流动规律的影响,并对瓦斯过渡流通道区内瓦斯的流态进行了判定,验证了本文提出的理论计算方法和采动瓦斯通道分区的正确性和可行性。     

不同采高下瓦斯通道卸荷损伤演化及抽采验证

为解决大采高采场及上隅角瓦斯超限问题,基于卸荷岩体力学分析了采高对采空区顶板卸荷及瓦斯通道损伤演化的影响,结合损伤力学建立了损伤因子与卸荷量及渗透率的关系,采用离散元软件计算了不同采高下采空区顶板卸荷及瓦斯通道损伤演化规律,根据卸荷后有效应力与渗透率关系研究了不同采高下瓦斯通道的卸荷损伤范围,提出利用大采高开采形成的优势瓦斯通道在中高位断裂带内采用大直径定向钻孔抽采采空区瓦斯,并验证了瓦斯通道的贯通发育。结果表明:采空区顶板卸荷程度随采高增大非线性增长;采高越大,采空区顶板卸荷量及损伤因子越大,裂隙发育数量越多,采空区顶板渗透率突变点及瓦斯通道发育的高度越大;应用153 mm大直径钻孔抽采流量为96 mm的2～3倍,中高位瓦斯通道区钻孔抽采浓度约为中低位的2. 4倍。     

薄基岩采动裂缝水砂流运移过程的模拟试验

在分析厚松散层薄基岩下开采水砂突涌工程地质模式的基础上,设计自制了水砂混合流运移及突涌模型。试验以0.05 MPa和0.10 MPa水压力条件下的不同水砂混合物成分、不同通道裂缝宽度为例,揭示了孔隙水压力在裂缝通道中不同位置的变化特征。通过设置的模型试验,定量化地研究水砂混合物运移及涌出的多种地质信息,获得不同模型试验水砂混合流运移通道中不同位置监测的水压力变化曲线,同时分析裂缝通道水砂流速度与通道宽度的关系,观测水砂流通道溢出口出砂量与时间的变化关系。     

非均质流水平管道临界流速研究

通过液、固两相流速度、水力坡度等新的理论体系, 就水平管道临界流速提出了新的理论分析方法及其关系模型, 此模型将能较为准确地预测沉降性浆体的管道临界速度。     

向心透平叶型设计与内部流动研究

利用基于一元流动的设计方法得到的结构参数,采用非可展直纹抛物面成型法设计了一种小型向心透平膨胀机叶型,并利用NUMECA软件对叶轮流道流场进行了数值模拟。按照子午面形状展开后接近直线的要求,从几何角度出发提出一种比经验设计更简便的子午流道型线成型方法,并借助数值模拟分析其内部流动,证明了此设计效率更高。     

盐水流量对冻结器热交换系数的影响

随着科技的进步,在冻结凿井领域提出了控制冻结技术。冻结器冷冻效率受多种因素影响,包括土层性质、冻结管直径、冻结孔间距、冻结时间、盐水温度及盐水流量。分析了冻结器单孔流量对热交换系数的影响研究得出:调节冻结器单孔流量可以改变其热交换系数,实现冻结过程的有效控制,可以为以后冻结控制技术的实施提供参考。     

侧限压缩下破碎矸石混合粒径非Darcy流渗透特性

房柱式及巷式矸石充填开采中,煤柱与矸石两两相隔,破碎矸石充填体处于侧限压缩状态,破碎矸石的密实程度、孔隙特征及渗透特性对于煤层瓦斯流动及地下水渗流的控制具有重要的价值。基于稳态渗透法及轴向位移控制法,利用一套自制的破碎岩体渗透试验系统,测定了破碎矸石在不同混合粒径下承压过程中的非Darcy流渗透特性,得到渗透特性(渗透率k和非Darcy流β因子)随孔隙率的变化规律。研究表明:1)雷诺数计算及孔压梯度与渗流速度关系曲线说明破碎矸石的渗透特征属于非Darcy流;2)孔隙率随着压缩位移的增加而减小,对于混合粒径试样,较小颗粒充填到较大颗粒的孔隙中,是使岩样的初始孔隙率减小的主要原因;3)在侧限压缩下,大颗粒受挤压破碎是产生0~2.5 mm粒径的原因,而渗流造成细小颗粒质量流失;4)侧限压缩下,渗透率总的趋势减小,而非Darcy流β因子增加,但在压缩过程中,渗透特性的变化趋势受颗粒粒径的影响会出现局部波折,说明破碎矸石的渗透特性与侧限压缩位移、颗粒粒径大小、压缩破碎、排列方式及孔隙结构(通道)有关。