粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

煤矸石作充填骨料的似膏体料浆流动性能试验研究

以山东新汶矿业集团孙村煤矿的实际情况作为研究背景,为保证地表及矿山主要井巷的安全,最大限度地回收留设的保安煤柱的技术问题,解决煤矸石排放问题和建成清洁绿色矿山,进行了煤矸石作为充填骨料的似膏体料浆流变特性试验研究.试验结果表明,制备出的煤矸石似膏体合乎设计要求,并能实现膏体完全自流充填.采用煤矸石充似膏体自流充填工艺既然经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持.     

似膏体充填料浆流型和流态的研究

通过流变特性实验和分析,研究了以河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流型和流态.结果表明,河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流变模型近似于宾汉塑性体,料浆在管路中的流动呈层流状态.从料浆的流动性、均质性和脱水率考虑,适宜的料浆浓度为77%～78%,料浆中粉煤灰的合适含量为20%左右.     

尾砂作骨料的似膏体料浆流变特性实验研究

在流变特性实验的基础上，对尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型和流态进行了研究。结果表明，尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型近似于宾汉塑性体，料浆在管路输送中呈层流流态。通过分析，提出了在本实验条件下充填料浆的合适浓度和溢流层砂添加比例。这为类似条件下的似膏体充填管路输送参数设计提供了理论依据。     

煤矸石—粉煤灰似膏体充填料浆流变仪研制及应用

 根据流体力学等相关理论,研制了煤矸石—粉煤灰似膏体充填料浆流变参数测试仪器,并完成对自制流变仪器的标定,得出仪器相关转换系数,将测量的力学参数转变成电学量,使测量更容易实现自动化。研究成果不但具有一定的理论意义,而且对下一步似膏体充填管路设计和充填实践具有实用的参考价值。     

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。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

基于环管试验确定粗骨料膏体充填料浆管道输送参数

以粗骨料膏体充填料浆管道输送为研究背景,基于环管试验测试了不同质量浓度、不同灰砂比、不同充填流量、不同管径条件下的粗骨料膏体管道输送阻力;分析了影响粗骨料膏体充填料浆管道输送阻力的影响因素;最终依据矿山实际生产现状,结合环管试验结果,确定最佳的粗骨料膏体充填参数为:输送能力90m3/h、膏体充填料浆质量浓度80%、灰砂比1∶10~1∶6、输送管径Φ165×12、输送流速1.6m/s。从而为矿山粗骨料膏体充填系统设计及管道输送系统设计提供可靠的数据支撑。     

煤矿高浓度胶结充填料浆流变特性试验研究

煤矿高浓度胶结充填材料由煤矸石、粉煤灰、水泥等材料混合而成,为得到充填料浆的流变特性,采用旋转流变仪,通过试验得到充填料浆的剪切速率-剪切应力流变曲线图,经回归分析确定了料浆的屈服应力和粘度系数,确定了流变模型和流变方程。分析了流变参数随时间的变化规律,得到了管道输送阻力损失算式,单位长度的管道输送阻力损失是管道内径、料浆输送剪切速率和时间的函数,分析结果可以为充填系统的设计提供技术参数和依据。     

混合骨料级配对不同浓度充填膏体流变性能影响试验研究

为明确混合骨料配比及粒径级配对不同浓度充填膏体料浆流变性能的影响,以煤矸石和河砂为混合骨料,对不同骨料粒径特征分析,开展不同骨料配比、不同浓度条件下的流变试验,通过宾汉姆模型转换得到流变参数和流变特性曲线。试验结果表明:混合骨料配比和浓度共同影响料浆流动性,相对塑性黏度系数和相对屈服应力均随浓度增加而增大,相对塑性黏度系数随河砂比例增加而增加,相对屈服应力随河砂比例增加呈"N"形变化;混合骨料中河砂比例大于煤矸石时,相对塑性黏度系数增幅明显,相对剪切应力先减小后增大,适当增加细颗粒含量能降低料浆输送阻力,混合骨料级配对料浆流变性能有一定程度的影响。     

金川全尾砂膏体物料流变特性的研究

金川有色金属公司是中国较早试验研究和生产应用胶结充填料浆管道输送的采、选、冶联合企业。早在1975年从浆体管道输送试验室发现了高浓度料浆的管道输送特性,并设计和建立了高浓度料浆重力管道输送弃填生产系统。80年代末期又开始试验研究新一代的高浓度充填工艺——全尾砂膏体泵送系统,对多种物料组分的全尾砂膏体物料进行了管流特性和流变特性的测试与研究,为设计提供了依据,建成了新的尾砂胶结自流系统和泵送系统。本文重点介绍全尾砂膏体物料流变特性的检测方法,试验内容和取得的初步成果。     

在稳定流状态下似膏体料浆流变特性研究

“似膏体充填”是一种新型的充填采矿模式。在实验基础上研究了似膏体的流型以及在稳定流状态下似膏体的流态。结果表明，似膏体料浆在较高浓度近似呈宾汉塑性体，在管道中的流态属于层流。对似膏体料浆的触变性研究发现，在一定条件下似膏体料浆具有触变性。     

煤系固体废弃物用作充填材料改善煤矿安全和环境状况

煤炭生产造成了人员伤亡、煤矸石堆积和地表塌陷等问题,煤炭消费带来了粉煤灰的污染问题。在分析目前解决这些问题的措施及存在不足的基础上,提出了似膏体充填采空区的新思路,对利用煤系固体废弃物(煤矸石和粉煤灰)配制似膏体充填料浆进行了实验研究。结果表明似膏体充填采空区可达到处理煤系固体废弃物、改善采煤工作面安全状况、减轻地表塌陷等3个目标,似膏体充填料浆的成本仅为目前金属矿山充填料浆的50%左右。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

高浓度细粒级尾矿充填料浆管道输送阻力试验研究

为了准确确定甲玛铜多金属矿高浓度充填料浆管道输送沿程阻力损失,为矿山充填管道输送系统设计提供依据,根据甲玛铜多金属矿尾砂性质,采用进口流变仪测试了料浆流变参数。在此基础上,理论计算管道沿程阻力损失,并通过经验公式、数据对该结果进行校核,结果证明该方法对高浓度细粒级浆体的适用性。     

金川矿山混合充填料浆环管试验系统与管输特性研究

料浆流变特性是影响管道输送的重要因素,其流变参数是进行料浆管道输送阻力分析的重要指标。针对金川矿山充填材料的复杂多变性,开展了多种混合充填料浆流变特性研究和管输阻力因素分析。首先,简要介绍了金川矿山充填料浆管道输送的环管试验系统及检测技术;然后,概述了金川矿山充填料浆环管试验的部分研究成果。通过分析不同条件下的充填料浆管道输送试验成果,揭示了多种混合充填骨料粒径级配、料浆浓度、管道流速和水灰比对管输阻力的影响规律。最后,给出棒磨砂集料的高浓度充填料浆优化配比,为金川矿山安全、高效和高浓度充填法采矿奠定了基础。     

似膏体料浆流变特性及其影响因素分析

似膏体充填是一种新型的充填采矿模式在流变特性实验的基础上，对以凝石作胶凝材料的似膏体充填料浆的流变模型和流变参数影响因素进行了研究。建立了似膏体料浆的流变模型。并对似膏体料浆浓度、粉煤灰含量、凝石含量、料浆温度等因素对流变参数的影响作了定性与定量分析，揭示了其影响规律。结果表明，似膏体料浆近似呈宾汉塑性体。似膏体料浆浓度和粉煤灰含量对其流变参数有显著性影响，料浆浓度78％和粉煤含量20％是优化的料浆配制参数。     

金厂河多金属矿充填料浆长距离反坡输送研究

为了保障金厂河多金属矿D采区安全可靠的长距离反坡输送,通过开展充填料浆扩展度试验和流变试验,测试了不同浓度及灰砂比条件下的充填料浆流变参数。基于充填料浆管道沿程阻力理论公式和数值模拟耦合分析,计算了管道输送阻力和充填工业泵出口压力,进而确定了D采区合理的充填工艺参数。根据矿山D采区充填管网工程条件,制定了相适配的充填管道输送方案,实现了D采区膏体充填料浆安全、高效泵送充填。     

金川集团公司充填采矿技术与应用

金川镍矿处在"富、大、深、碎"的复杂矿岩条件下,全部采用胶结充填采矿法开采.40多年来,金川公司坚持正确的胶结充填采矿技术路线,通过组织大规模的环管试验研究,上世纪70年代初发现了高浓度料浆的管流特性,提出了"临界流态浓度"的概念,推导出了计算砂浆管道输送水力坡度的金川经验公式;1987年以后试验验证了金川膏体充填料浆符合赫谢尔-布尔克莱流变模型,解决了金川膏体泵送充填工艺在理论计算方面的关键技术,并于1999年7月建成投产了尾砂膏体泵送充填工艺系统.长期的试验研究与生产实践,金川镍矿提出了合理的高浓度细砂胶结充填和膏体充填料浆的配合比参数,解决了相应充填工艺中的主要技术问题,并开展了连续回采充填体及采场围岩稳定性的研究,得出了采场围岩与充填体的稳定性取决于原岩水平应力、充填体的支撑作用和回采顺序的科学结论,形成了由中央向两翼推进,并保持中央两个盘区嗣后充填一步回采的方案,满足了金川镍矿目前年采矿量460万t、年充填量150万m3的要求,使充填采矿法在中国成为一种高效率、高回收率的采矿方法.