似膏体管道输送弯管段浆体流动数值模拟研究

论文对似膏体充填料浆在管路输送的弯管段动态特征进行了数值模拟的研究,确定了似膏体料浆相关物理参数,选择了适合似膏体料浆的管道输送数学模型,利用FLUENT模拟获得了弯管段压力场、速度场的分布特征,并将模拟结果与理论计算进行了对比分析。研究结果对似膏体管路输送实验和实践有一定的指导意义和实用价值。     

似膏体料浆管道输送层流状态下的数值模拟分析

 似膏体充填料浆在管道输送过程中有其独特的动态特征。本文将利用流体模拟软件FLUENT对似膏体充填料浆在管道输送过程中动态特征的数值模拟方面（着重模拟流动过程中的速度场及压力场的分布与变化情况）作一些尝试和探讨。获得了几点对工程实际及实验室实验有指导意义的结论。     

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。     

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。     

似膏体管路输送过程中的相变及微射流效应初探

通过理论分析，揭示了似膏体管路输送过程中浆体产生相变及微射流的条件，分析指出相变过程中高频率、高压力的微射流冲击，造成管道壁面“麻点磨损”，会最终导致管道逐渐疲劳而破坏，而射流效应引起的似膏体料浆“真空干化”或“粗料堆积”现象，将危及似膏体的正常输送。     

稳定流状态下似膏体料浆管输临界流速的研究

“似膏体充填”是一种新型充填采矿模式。根据固体物料的沉降理论，结合实验分析，提出了似膏体料浆在管路中的临界流速值；分析了浆体浓度及管道直径对似膏体料浆管输临界流速的影响规律。     

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FLUENT的磷石膏膏体充填料浆管道输送模拟

矿山充填工作中,膏体充填料浆在管道内的流动状态十分复杂,为了降低充填管道的磨损,减少堵管、爆管现象的发生,根据矿山的实际充填管路,利用GAMBIT建模,依据充填料浆的性质以及结构流理论,利用FLUENT对浓度55%、60%、63%和65%的充填料浆进行数值模拟。结果表明,料浆流速越大,充填管道磨损越严重,充填管径发生变化导致充填料浆流速不稳定,输送压力最大的位置出现在管道结合部,模拟结果与实际生产现象相吻合,确定膏体充填料浆管道输送事故多发位置,为矿山充填管道降压减损提供合理的理论依据。     

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.     

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。     

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。     

似膏体充填系统管网参数及泵送压力选择

湖南闪星锑业有限责任公司对浅部残矿进行回采,并采用高浓度的似膏体充填系统进行充填。通过从锡矿山选场选取尾砂充填体,在实验室测试其物理力学性质,同时测定不同浓度下不同配比的充填体的抗压强度及泌水率,得出适合矿山的充填材料配比为 1∶2∶8(水泥∶粉煤灰∶分级尾砂),质量浓度为70%~76%。通过充填管道输送参数计算,选用外径为0.114 m,壁厚为0.007 m的钢管,得出似膏体料浆的临界流速为0.97 m/s,充填料浆水力坡度为885.92 Pa/m,充填管道最大输送阻力为1.53 MPa,工业泵的启动压力2 MPa,得出泵的最小压力值为3.53 MPa,从而设计出适合锡矿山的似膏体充填系统,为矿区充填可靠性提供了保障。     

似膏体自流充填工艺在孙村煤矿的应用

山东孙村煤矿已进入深井开采阶段。为最大限度地回收留设的保安煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体自流充填试验研究。试验结果表明,可以制备出合乎设计要求的煤矸石似膏体,并能实现膏体自流充填。采用煤矸石似膏体自流充填工艺既经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持。     

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.     

似膏体充填体的早期强度及其影响因素研究

试验研究了胶凝材料类型、料浆浓度和凝石含量对似膏体充填体早期强度的影响,结果表明:凝石作胶凝材料的充填体强度高于以普通水泥作胶凝材料的充填体强度;似膏体充填体的8 h强度随料浆浓度和凝石含量的增加呈近似线性增加;料浆浓度和凝石含量对似膏体充填体的8 h强度具有近似相等的贡献。     

风积砂似膏体机械化充填保水采煤技术与实践

针对榆阳煤矿垮落法开采导致萨拉乌苏组含水层破坏的严重问题,开发了风积砂似膏体机械化充填采煤技术。充填材料以风积砂为骨料,以碱激发粉煤灰为胶结剂,实验确定了配比为水砂比1∶1.3,质量浓度72%,初始流动度达到210 mm;提出料浆管路输送局部阻力损失计算方法,通过现场自流输送实验,得出单位长度弯头阻力损失为沿程阻力损失的4.26倍,确定了14.9大倍线自流输送管路内径,流量设计精度提高10%以上;采用充填站双制浆系统地下设备池模式,制浆能力达360 m3/h,运行能耗低;提出工作面充填空间整体密闭新方式,密封布消耗量仅为传统挂袋方式的40%。工业性实验表明,采空区充填率达98.5%,工作面无明显来压现象,顶板淋水量小于2 m3/d,地表最大下沉38 mm,满足保水开采要求,且与同类技术相比成本和生产效率均取得较大突破。     

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%。     

等量分流技术在矿山充填系统中的应用与研究

针对管道自流输送充填系统中管口出流的不利影响,通过管道自流输送中浆体流动状态的研究,提出了应用于充填出流的等量分流技术,并参照多口出流的水力学研究成果,进行了理论分析和公式推导,完成了充填系统卸流管的设计。工业试验表明,采用该项技术后,充填体的均质性、充填体强度和充填系统输送的稳定性均有较大的改善。