煤矿高浓度胶结充填料浆管道输送特性研究

将粉煤灰、煤矸石、水泥、水四种材料按不同比例混合,通过加入适量添加剂,经搅拌机充分搅拌而形成高浓度胶结充填材料。以输送阻力系数作为考察指标,分析了不同材料配比、不同料浆浓度时高浓度胶结充填材料浆体的流变特性,以期为得出充填料浆的最佳配比提供参考。     

充填料浆管道输送可靠性研究现状

深入研究充填料浆管道输送特性,改进充填倍线的计算方法,总结充填料浆管道输送可靠性研究的最新成果,分析研究现状中存在的问题,提出合理的建议。结果对充填料浆管道输送理论研究具有参考价值,可以为该领域研究指明发展方向。     

高浓度充填料浆大倍线管道自流输送技术及应用

为了实现倍线为15条件下的高浓度风积沙充填料浆自流输送,在对榆阳煤矿充填管路设计和料浆临界流速计算分析的基础上,开展了高浓度料浆充填管路输送工业性试验,计算和试验结果表明：风积沙高浓度充填料浆具有较好的流动性,料浆质量浓度(固料质量/料浆质量)超过72%后流动性会明显下降,充填料浆要实现自流输送,其上限为75%;榆阳煤矿充填料浆输送临界流速为1.19 m/s,工作流速为4.19 m/s,工作流速是临界流速的3.5倍,充填管路最大输送能力可达到396 m³/h,料浆的管路输送具有较高的可靠性,实现了以风积沙为骨料的高浓度充填料浆的大倍线自流输送。     

L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究

全尾砂料浆管道输送作业中,料浆管道底部磨损问题比较严重,极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状,以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究,选择灰砂 比为1∶4、1∶6、1∶8,配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象,以3、5、7 m/s为料浆流动速度,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情 况下的压力损失,分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明：管道直径越大,45°截面的压力越大,L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系,管道直径减小到70 mm或增大到100 mm,都会 加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间,最大限度减轻管道底部磨损,建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm,料浆流速3 m/s,灰砂比1∶4,质量浓度64%。     

高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明：随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。     

考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究

为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征,建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型,利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明：①模型计算结果的相对误差在合理范围内,该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的;②考虑壁面滑移效应的情况下,各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比,管径增大,壁面剪切作用力减小,颗粒迁移运动变缓,滑移效应减弱,管道输送阻力降低幅度减小;③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同,导致输送阻力随浓度增大的幅度不同;④灰砂比较低时,管道输送阻力的增长速率较低,随着灰砂比增大,管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟,得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%,灰砂比1∶8。     

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。     

全尾砂充填料浆管道输送试验研究

充填矿山为获最佳输送参数往往需环管输送试验,但该类试验需要较多的测试装置和试验物料,且时间长、费用高。针对这些缺陷,在某铁矿充填料浆管道输送试验研究中提出了一种简单实用型管道输送试验方法。试验表明:该法结合坍落度、简易流动性辅助试验能够直观掌握充填料浆流动特性,通过对影响管道阻力损失的各种因素进行分析,可以确定矿山最佳输送参数。     

某金矿高浓度料浆输送状态分析

某金矿采用充填采矿法,但随着开采的加深,千米深井高浓度料浆输送,管路设计布置等问题显现。本文就某金矿尾砂,胶凝材料性质进行分析,利用环管试验及生产中获得管路监测数据,通过公式验证加数据拟合方式,得出适合金矿及周边矿山工程计算应用的高浓度料浆输送阻力损失、流速等的分析公式。     

高浓度充填料浆管道输送流态及其判别方法

充填料浆在管道内的流态决定了其管输阻力特性,论文针对这一关键问题开展了高浓度料浆流态及其判别方法研究。通过布设监测系统开展充填流量及管道压力的同步实时监测,在综合分析监测结果与充填料浆流型及流态的基础上,揭示了高浓度充填管输系统阻力损失与料浆流速的典型关系;评估了四种高浓度充填料浆流态判别方法及对应过渡流速计算方法的可靠性。结果表明：采用修正的Swamee方法得到的过渡流速与实测回归所得值相对误差在0.9%-6.4%之间,证明该方法能够满足应用需求。     

浆体长距离管道输送全过程压力变化分析

为了确保管线安全运行, 对长距离浆体管道输送过程中管道沿程压力变化进行了分析。将全过程划分为全水、浆推水、全浆和水推浆4种工况, 结合具体工程案例, 计算了4种工况下管道内部压力的变化情况, 并对可能产生的危害提出了防护措施。     

快速充填构筑密闭墙料浆管输参数的分析

快速充填构筑密闭墙是一项新的井下防灭火技术,其中涉及到充填泵的选型。通过充填料浆流变特性的实验,测试了料浆的塑性粘度和初始切应力。在此基础上,分析了料浆管路输送的合理管径和摩擦阻力系数。计算得到料浆管路输送的最大阻力,为充填泵的选型提供了必要的理论依据。     

充填料管道输送减阻试验研究

根据浆体的流变特性推导了管道输送阻力公式。采用在管壁处高剪切区注入少许水改变管壁处的综合粘度, 以低粘流体的剪切变形代替高粘浆体的剪切变形达到减阻的目的, 通过试验对比, 减阻效果达10%左右。本研究对深井全尾砂充填法的推广具有重要意义。     

高浓度浆体管道输送的振动减阻

为提高输送效率和节约能源,使用振动法实现了浆体的输送减阻,尾砂试验表明振动减阻是切实可行的,而浆体的浓度和输送速度是两个关键性因素,通过应力波的反射与透射分析,认为应力波在管道垂直方向上传播时逐渐衰减,迫使下层颗粒向上作微小移动,降低了浆体的粘附阻力损失,管道振动对层流附面层有较大影响,使边壁浆体的速度梯度减小,并导致边壁剪切应力的降低,同时使附面层的厚度加大,中性稳定雷诺数增加,阻止流态的转捩。应力波的作用以及附面层的改变,最终导致输送阻力的降低。     

深井矿山高浓度充填料浆自流输送管道磨损研究

为研究深井矿山高浓度充填料浆自流输送管道磨损情况,从速度、动量和能量守恒角度分析了深井矿山自流输送充填料浆运动机理、管道破坏机理和管道磨损机理,得出了充填料浆特性、充填钻孔、管道材质、充填倍线与自流充填管道磨损影响因素之间的关系。通过ANSYS FLUENT三维数值模拟结果和矿山实际管壁监测结果,研究了水平管和弯管的管道易磨损位置,提出了深井矿山自流充填管道降低磨损的技术方法,为矿山深井高浓度自流充填系统的持续、安全、稳定和高效运行提供了重要的技术支持。     

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。     

固液两相管道瞬变流模拟研究

针对长距离固液两相输送管道中发生的瞬变流问题, 推导了固液两相浆体管道瞬变流的连续性方程与运动方程及相应的特征方程, 建立了浆体管道固液两相瞬变流的数学模型, 开发了瞬变流计算软件Hydraulic Transport, 引入多线程计算, 大大提高了计算效率, 并对某铁精矿浆体输送管线进行了计算, 计算结果与实测结果基本一致, 验证了计算模块的有效性。     

包钢白云鄂博铁矿浆管线工程关键技术参数校核

介绍了包钢白云矿浆管线工程。对该管道输送关键技术参数进行了力学分析, 并经过现场水压试验和实际运行对关键技术参数进行了校核, 证实各关键技术参数设计值与实际接近, 能满足使用要求。     

充填投料井管道底部堵塞自动监控系统的研究

充填物料以垂直方式运送到井下,其运输系统关键是垂直投料井管道不被堵塞,或是被堵塞能及时发现并控制井上运输系统停机。针对以上问题提出了充填投料井管道底部堵塞自动监控系统的研究,此系统可定位检测管道是否堵塞并可控制其系统设备运行,并对关键件无源液压探头做了详细的论述。