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。     

高浓度全尾砂胶结充填料管道输送试验研究

该项根据全尾砂粒级细、料浆浓度高和采用自流输送的特点,重点对全尾砂胶结充填料浆的特性和胶结机理进行了研究。取得如下主要成果:(1)高浓度全尾砂胶结机理方面有所突破,首次提出了全尾砂胶结充填料泌水性的概念。根据其泌水性,从理论上阐明了高浓度全尾砂充填料的胶结机理。试验中观察到,即使充填料含水达30％,充填体表面存在覆盖水层的情况下,充填料浆仍能很好地胶     

煤矿高浓度胶结充填料浆管道输送阻力试验研究

为研究煤矿高浓度胶结充填材料在管道输送过程中的阻力损失特性,进行了不同浓度和不同粉煤灰含量条件下充填料浆的环管试验,得到了高浓度胶结充填料浆管道输送过程中的沿程阻力损失值和局部阻力损失值。研究结果表明,高浓度胶结充填料浆管道输送阻力损失值随料浆浓度的增加而增加,随粉煤灰含量的增加而增加,料浆浓度增加0.5%,沿程阻力损失会增加6.17%~21.08%,局部阻力损失增加7.48%~12.24%;粉煤灰含量增加2%,沿程阻力损失会增加6.5%~15.24%,局部阻力损失增加2.16%~5.42%。     

高浓度充填料浆输送管道压力监测研究

针对高浓度充填开采过程中输送管道容易出现堵塞、压力失稳等问题,开展了充填料浆流变试验,开发了简易管道压力监测系统,在故障高发管道所属区段设置了监测点,实现了管道压力实时监测,分析了管道压力与不同充填工艺参数间的关系,得到了料浆在管内输送过程中的绝对压力及其压力降。结果表明：相比与充填流量的弱相关性,距离钻孔底部200 m处的管内压力与充填浓度表现为强相关性,其随浓度的改变而变化,具有高灵敏性和即时性的特征;充填管道压力监测点的绝对压力及料浆在单位长度管道输送过程中的压力降均非定值,故压力预警值的设定需根据充填采场位置变化而动态调整。     

胶结充填料的自流输送

胶结充填料自流输送是最经济的方法,因为自流输送是依靠充填料在管道垂直(或倾斜)管道中的静压头势能实现的。但是,这种方法在苏联企业中并没有获得广泛应用。其原因是充填料的流变特性不符合输送所要求的参数。在选择充填料配比时必须克服充填体强度要求和充填料流动性之间的矛盾。增大充填料在管道中的流动性就能减小充填料在管道中移动的阻力系数,这就能扩大应用自流     

矿山高浓度充填料的输送

早在60年代初期,就用钻孔借助重力将胶结充填料输送到井下。必须调整充填料中固体物料的粒级级配,以确保充填料排放到采场后能快速沉淀,所以必须除去大量60微米以下的超细物料。这种充填方法简单可靠,但由于有以下缺点而使其成本太高:需要输送大量的充填水(按重量计一般占40％);水泥浆在脱水过程中流失;需要清除大量淤泥;必须将多余的水泵至地表;为了承受液体压力要在井下构筑大量充填准备工程;充填料的硬化期长,对岩体的支护作     

高浓度全尾砂胶结充填料胶结机理研究

本文重点论述了高浓度全尾砂胶结充填料的胶结机理和料浆浓度确定方法，分析了高浓度全尾砂胶结充填料的胶结过程和特点，阐明了高浓度全尾砂胶结充填的现实可行性和广阔的推广应用前景。     

煤矿高浓度胶结充填料浆管道沿程阻力研究

以新阳煤矿充填开采项目为背景,通过流变试验研究高浓度胶结充填料浆的流变特性,确定其流变参数,并结合充填料浆沿程阻力损失的理论计算公式,计算出不同配比下料浆的沿程阻力,最后通过环管试验进行验证。结果表明:高浓度胶结充填料浆的屈服应力和黏度系数随粉煤灰掺量的增加而增大,其流变模型可近似用宾汉模型表示;基于宾汉模型,提出了高浓度胶结充填料浆沿程阻力损失的理论公式;运用该理论公式计算出料浆在水平直管中的阻力损失的理论值;利用环管试验进行验证,其结果与理论值相差不超过3%,无堵管现象,验证了理论公式在实际应用中的可靠性。     

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。     

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。     

矿山充填管道水力输送研究进展

概述矿山充填管道水力输送的发展历程,介绍自流输送充填倍线、低浓度充填料浆对采矿过程的影响,泵压输送充填料粒级分布,泵送设备寿命,泵送充填系统可靠性和充填管道挤压输送等方面的研究进展与应用.探讨了矿山充填管道水力输送存在的问题与发展趋势.     

桃山矿胶结充填管道输送系统充填试验

为了解决桃山矿三井工作面充填开采过程中出现的堵管以及管道的高磨损率等问题,运用流体力学理论,结合该工作面的实际情况,采用自流+泵送的管道输送技术进行了工业试验,并利用ANSYS模拟分析了在速度2.0 m/s时,不同料浆浓度、管径对全程管压的影响。模拟结果表明:既定输送速度下,在合理的可控范围内且易于输送时的充填料浆浓度、管径取值范围分别为52%、140~180 mm时,输送管压分别为134.561 kPa、130.053~138.759kPa。根据模拟结果进行的工业试验表明,堵管和高磨损率等问题得到了解决,充填开采取得良好的效果,有效地控制了顶底板的变形,降低了顶板的下沉量,减少对环境的破坏,验证了该管道输送系统是一种"安全、经济、环保、可靠"的充填采煤系统,为该矿以及类似条件下的矿山充填开采提供了借鉴。     

深部矿山充填料的水力输送

随着南非金矿开采深度不断增大,采用充填采空区来控制岩爆和过大的岩层压力而引起的采场闭合就显得十分必要。现就南非矿山深部开采中充填料输送系统的设计现状介绍于后,并着重介绍管道压力梯度和磨损及其充填料输送系统设计的发展前景。     

高浓度充填料浆流变特性及其管道输送模拟优化研究

针对矿山充填系统设计中物料的合理配比、管道参数等难以确定的问题,采用软固体测试仪,通过试验得到不同组别高浓度充填料浆的剪切速率-剪切应力流变曲线图,进而求得料浆相应粘度系数η和屈服应力τ0,再采用ANSYS软件对料浆在管道中的流动进行数值模拟分析,结果表明,物料质量浓度为72%、管内径D2=150 mm的输送条件能保证料浆管流输送中沿程最大流速、出口处最大流速和入口处压力值均较小,矿山据此进行充填系统的设计与运行。     

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。     

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。     

尾砂胶结充填料浆输送管道阻力及磨损分析模拟研究

采用计算流体动力学数值模拟软件CFD,依据某金矿井下管道实际布置情况,遵循质量、能量以及动量守恒定律,建立了ANSYS三维数值计算模型。设定充填料浆的灰砂比为1∶5和1∶10,充填料浆质量浓度分别为68%、70%、72%,开展了充填输送管路的速度、阻力以及磨损数值模拟试验。结果表明：直管中速度最大处位于管道中心,而弯管中速度最大处位于管道外侧;随着充填料浆质量浓度增大,管道阻力损失也随之变大。当灰砂比为1∶10,充填料浆质量浓度为72%时,管道阻力损失为19.86 MPa;随着流速的增大,冲蚀磨损率也在逐渐增加,尤其当速率大于6 m/s后,冲蚀磨损率急剧增加,并且因为惯性力作用,冲蚀磨损主要发生在管道外侧部分,数值模拟规律与现场实际相符。     

深井充填料管道输送的完善

在深井开采中已愈加广泛采用采空区胶结充填的采矿方法。可是,胶结充填料的长距离垂直和水平管道输送使这种方法的应用复杂化了。高压、高速输送充填料,特别是在弯曲管段,首先由于磨损快而造成一定困难。此外,当胶结充填料输送深度很大和主管道下部堵塞时,静压力的升高可能导致管道破