管道输送高浓度全尾砂充填料浆的阻力损失研究

以地下矿山超大规模充填开采的发展趋势为背景,采用Fluent-3D工程流体力学软件,构建充填倍线为3,5,7的三维自流输送模型,通过数值模拟实验,研究浓度为70%、72%、74%的全尾砂充填料浆在直径为100~200 mm管道中输送时的阻力损失规律。结果表明,高浓度全尾砂充填料浆管道输送阻力损失与管径呈指数函数减小的变化关系,当管道直径小于150 mm时,阻力损失随管径的变化率较大,管道直径大于150 mm时,阻力损失随管径的变化率明显减小;随着水平管道长度的增大,阻力损失线性增大,而充填倍线对高浓度全尾砂充填料浆水力坡度的变化率几乎没有影响;阻力损失随料浆浓度的升高而增大,料浆浓度越高,阻力损失随管径的变化率越大;增大管径可降低浓度对输送阻力损失的影响,大直径管道输送高浓度全尾砂料浆具有良好的可行性。     

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%～70%、充填流量为64～80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

某铅锌矿全尾砂充填料浆输送性能试验研究

充填料浆沿管道的输送阻力i与充填料浆自身的屈服剪切应力τ0、粘性系数η、充填料浆输送流速V及输送管道直径D有关。通过对某铅锌矿选厂全尾砂粒径、物理化学参数、沉降性能及塌落度等特性研究,选择不同浓度的选厂全尾砂进行充填料浆流动性试验。根据流动性试验结果,求得不同浓度全尾砂充填料浆流变参数,计算出全尾砂在不同浓度、不同流量及管径条件下,充填料浆管道流动阻力,从而得出可实现管道顺利输送的充填倍线。试验研究表明,决定输送阻力的两个关键因素分别为充填料浆浓度和输送管道内径,某铅锌矿选厂全尾砂充填料浆浓度为72%～74%、充填管径为150mm时,其输送性能最佳。     

极细全尾砂胶结充填参数优化的试验研究

针对极细全尾砂胶结充填的充填体强度低、胶凝材料消耗量大等问题,以某矿山为实例,通过细粒全尾砂性能评价、自然沉降试验、塌落度试验、配比强度试验和自流输送试验及计算和分析,获得了最佳的充填技术参数。试验结果表明:全尾砂浆沉降24h后其最大浓度为73.4%,仅靠自然沉降无法满足矿山连续充填作业的要求。当全尾砂浓度为78%以上时,难于实现自流输送。为全尾砂浆浓度为74%～76%、料浆流量为150m~3/h、管道内径为150mm时,管内料浆流速为2.36m/s,管道输送阻力为2.1kPa/m～4.4kPa/m,可实现自流输送的充填倍线为4～11。当全尾砂浆浓度为76%、灰砂比1∶4～1∶8时,充填试块60d的强度为1.78MPa～3.62MPa,可满足矿山采空区充填的强度要求。     

高浓度(膏体)充填流变特性及自流输送参数的合理确定

根据高浓度(膏体)料浆输送试验数据,归纳了高浓度充填流变模型及其特性参数,通过分析计算,建议矿山采用高浓度自流充填方式料浆浓度低于临界流态浓度3～5个百分点、充填管径Φ100～Φ150 mm、流速1～1.5m/s.     

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。     

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。     

高浓度充填料浆流变特性及其管道输送阻力损失研究（增刊）

针对矿山充填系统设计中输送物料的合理配比、管道参数难以确定的问题,采用国际最先进的高精度BROOKFIELD R/S+SST软固体测试仪,通过试验得到不同组别料浆的剪切率-剪切应力流变曲线图,进而求得料浆相应粘度系数 和动态屈服应力 ,再根据浆体沿程阻力损失计算公式分别计算出不同流量料浆在不同的管径输送时的沿程阻力损失。结果表明,灰砂比1:4、浓度70%的料浆以流量90m3/h在管径D3=180mm输送时的单位沿程阻力值最小,其值为471.968Pa/m,可为矿山充填系统的设计提供依据。     

某矿山高浓度胶结充填材料试验研究

针对某金属矿山将原废石充填采矿法改为全尾砂胶结充填采矿法的现状,对其选厂全尾砂开展了基本物理化学参数、粒度分析、塌落度等试验研究,进行了不同质量浓度的全尾砂充填料浆的 L 管流动性试验.根据试验结果,计算出全尾砂充填料浆在不同质量浓度、不同流量及不同管道直径条件下的管道输送阻力,分析得出管道输送阻力的关键影响因素,并确定可实现充填料浆管道自流输送的充填倍线.结果表明:充填料浆质量浓度为７０％~７６％时,塌落度均在２８cm 以上,流动性较好;管道输送阻力的关键影响因素为充填料浆质量浓度和管道直径,充填料浆质量浓度越大,管道直径越小,管道输送阻力越大;当全尾砂充填料浆质量浓度为７０％~７６％,输送管道直径为１５０mm,充填流量为８０m３/h时,其流动性及输送性能最佳,可以实现顺利自流输送的充填倍线为６．７１~１１．１３.试验结果可为该金属矿山全尾砂胶结充填系统建设提供技术支撑     

基于昆阳磷矿二矿充填材料特性试验研究

为避免充填料浆管道输送过程中造成爆管、堵管等事故,通过测定昆阳磷矿二矿尾砂性质,开展塌落度试验及半工业输送试验,研究了全尾砂不同工况下充填料浆的阻力损失,并反演出了多因素条件下可实现自流输送的充填倍线。结果表明:在同一灰砂比下,充填料浆流动阻力与管道内径呈负相关,跟流量呈正相关;当充填流量为100 m³/h时,推荐内径为150 mm的管道,阻力为1.67～4.4 k Pa/m,料浆流速为1.57 m/s,且不同灰砂比下质量浓度为68%的充填料浆可以流经的倍线试验值大于8,与理论计算值相符。     

浅析高峰锡矿全尾砂充填料浆流动性能

高峰锡矿采用全尾砂充填采空区,为了研究全尾砂料浆的流变性能,采用室内流动性模拟试验研究了80%、78%、76%、74%、72%五种浓度的全尾砂料浆自流输送的状态。试验结果表明,料浆浓度和输送管道内径是决定流变性能的2个核心因素,全尾砂充填料浆在浓度为74%~72%时,不仅能够满管流动,而且充填倍线为3~10,具有较好的流动性。     

安庆铜矿高浓度充填料浆减阻试验

在矿山充填系统中,通过添加减水剂可以改变充填料浆流变特性,改善其在管道输送中的流动性能,是地下矿山实现高浓度大倍线自流充填的有效途径。针对安庆铜矿马头山矿段充填倍线大无法实现高浓度自流输送开展充填料浆减阻试验。结果表明,在高浓度料浆中添加减水剂能够有效改善充填料浆的流动性,扩散直径提高10%~30%,流动过程中的黏聚力大幅降低,降低10~30 Pa。     

基于L型管道料浆输送性能试验研究

充填倍线是管道自流输送的重要参数。采用简单的L型管道,基于流体力学及浆体管道自流输送理论,研究不同配比、浓度的料浆与充填倍线及输送阻力间的关系。结果表明:相同配比条件下,充填倍线随浓度的增大而减小,输送阻力随浓度的增大而增大;不同配比条件下,当浆体浓度低于70%时,输送阻力随配比增大而减小,而浓度高于70%时,减小配比具有降低浆体输送阻力的效果。最后建立了4种配比情况下充填倍线与输送阻力的回归模型,研究结果可为矿山管道自流输送提供理论依据。     

某铜矿充填料浆L型管道自流输送研究

为了研究分析四川某铜矿充填料浆的输送性能,为矿山充填管网系统设计选型提供理论计算依据,试验选取尾矿库尾砂和普通硅酸盐水泥作胶结充填材料,对不同配比、不同浓度的充填料浆进行L型管道输送模拟试验。通过试验研究得到了管道各组段料浆流动性的技术参数,包括屈服剪切应力值和黏滞系数等。通过理论计算确定了不同料浆流量、输送管径情况下产生的管道单位长度流动阻力和允许的充填倍线,最后综合分析研究了流变参数、黏性系数、充填料浆输送流速及输送管道直径对流动阻力和充填倍线的影响。     

三山岛金矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道阻力研究

三山岛金矿西岭矿区由于充填倍线高及料浆质量浓度高,导致料浆输送困难,通过开展流变、L管自流及半工业加压环管试验,对该矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道输送阻力进行相关研究.研究结果表明:充填料浆在质量浓度为７４％~７６％,灰砂比为１∶４的条件下达到膏体状态;由 L管自流试验可知,随着料浆质量浓度的增加,料浆屈服应力、塑性黏度及流动阻力明显增加,输送倍线减小,而随着灰砂比的降低,料浆屈服应力降低、塑性黏度增加,但流动阻力降低,导致料浆流速增加,输送倍线增加;充填料浆沿管道的输送阻力与充填料浆屈服应力、塑性黏度、输送流速及输送管道直径有关;通过半工业加压环管试验,管道压力损失与灰砂比、质量浓度和泵送流速均呈正相关,在灰砂比为１∶４、料浆质量浓度为７６％且流速最大(１．５ m/s左右)时管道压力损失最大,直管压力损失为４．３２４Pa/m.     

某铁矿充填管网延深参数优化研究

为减少某铁矿充填管道磨损、降低充填作业的堵管风险,达到优化井下管网的目的,通过全尾砂粒度分析、塌落度试验和L管流动性试验,对该铁矿充填料浆的流动性能进行了研究,确定了结构流态料浆浓度、流变参数,计算了结构流状态下料浆自流输送的沿程阻力,并得到了管网延伸的最优布设地点。研究表明：该铁矿全尾砂粒度较细,平均粒径为51.6 μm,72%～70%料浆塌落度为28.6～27.3 cm,屈服剪切应力τ0为3.690～1.471 Pa,黏性系数η为0.701～0.450 Pa·s。由试验过程及结果可确定充填料浆浓度为72%～70%时呈现结构流态。在上述分析的基础上,对深部矿体充填管网延深参数进行了优化,当料浆浓度为72%时,沿程输送阻力为1.420～1.893 kPa/m,充填天井布设范围应为631～673 m,此时结构流态料浆的自流输送可有效克服满管率低、管道磨损严重等不足。     

全尾砂高浓度充填料浆自流输送系统特性分析及设计

本文参照矿山实例,应用试验室测定的不同浓度及配比的全尾砂料浆的塌落度及管道输送料浆流速和流变参数,对全尾砂高浓度输送系统的各种特性参数进行了分析计算,确定了深井矿山充填系统的输送浓度、流速、输送管径和可实现顺利输送时的充填倍线等参数,为类似矿山充填自流输送系统设计提供参考。     

高浓度(膏体)充填流变特性及自流输送参数的合理确定

高浓度充填是近十几年充填研究的主要发展方向。本文根据高浓度(膏体)料浆输送试验数据,归纳了高浓度充填流变模型及其特性参数,通过分析计算,建议矿山采用高浓度自流充填方式:料浆浓度低于临界流态浓度3～5个百分点,充填管径4～6英寸,流速1 0～1 5m/s。     

不同胶凝剂浆体含量流变特性研究

为探究胶凝剂的种类以及含量对罗河铁矿充填料浆流变特性的影响,采用Brookfield R/S plus型流变仪对罗河铁矿全尾砂、全尾砂与水泥、全尾砂与胶固粉浆体进行流变性能研究,分析不同料浆浓度和不同胶结剂对浆体的流变曲线、屈服应力、黏度系数和沿程阻力损失的影响。结果表明：随充填浓度的增加,全尾砂料浆的屈服应力和黏度均不断增加;全尾砂与水泥和全尾砂与胶固粉充填料浆的屈服应力随着充填浓度的增加而增加;水泥和胶固粉的加入均会增大全尾砂料浆的屈服应力,但水泥的加入降低了料浆的黏度;水泥和胶固粉的加入均增大了全尾砂料浆的沿程阻力损失;随着浓度的增大,沿程阻力损失增大,最优浓度为66%～68%。