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。     

低倍线高浓度充填料浆增阻圈增阻减压研究

深井开采矿山,由于充填倍线较小,垂直管段产生的势能大于沿程阻力损失,将产生剩余压头问题。剩余压头导致系统无法满管输送,加剧充填管壁磨损,导致管道输送处于极不稳定的状态,使充填系统无法正常运行。因此,开展低倍线高浓度充填料浆增阻圈增阻减压研究,实现深井充填系统的满管流输送,对于降低管道冲击磨损、保障矿山正常生产,具有非常重要的工程意义。     

深井矿山充填钻孔失效分析及预防措施

作为深井矿山充填系统的咽喉工程,充填钻孔失效将严重影响矿山的正常生产。通过分析充填钻孔不同结构形式,提出了钻孔堵塞和磨损失效模式及其原因;分析深井充填系统管道内料浆在不同状态下运动特征,明确了非满管流输送是引起钻孔和管道磨损的主要原因;提出闭路满管输送、管路布置优化、小管径增阻减磨以及破损钻孔修复等预防钻孔失效的技术措施,保证矿山安全高效生产。     

变径满管流系统垂直管道最大安全高度的确定

深井充填管道充填料浆自由下落会对管道产生严重的破坏,而满管流输送可以大大降低料浆对管道的冲击磨损和管道所受的压力.理论分析与研究表明,管径的变化对充填料浆的水力坡度具有很大影响,因此采用变径管有助于深井充填实现满管流输送.在深入分析变径满管流输送系统水平管部分料浆压头损失的系统曲线和垂直管能量的"泵"曲线的基础上,从理论角度得出了满管流系统垂直管道最大安全高度,进一步从管道额定压力角度综合分析得出了垂直管道极限高度的计算公式,为深井矿山充填系统的设计提供了理论依据.     

充填钻孔内管道磨损的影响因素及保护措施

针对充填钻孔内管道磨损导致钻孔报废的问题, 调查了金川矿区充填钻孔的使用情况, 根据破损报废充填钻孔的统计参数, 发现充填钻孔内管道磨损的影响因素有: 充填料浆特性、管道直径、钻孔偏斜率、管道材质、管道安装质量、充填倍线及钻孔级数等。探讨了充填钻孔内管道局部严重磨损的原因, 提出了钻孔内管道严重磨损深度位置的确定方法以及延长充填钻孔使用寿命的措施, 为深井矿山充填钻孔设计维护提供了理论依据。     

充填料浆自流输送管道磨损机理研究

为解决矿山充填管道磨损严重而影响充填系统的稳定性的技术难题,采用现场调研、理论分析和数字模拟等方法对深井充填管道磨损机理进行了深入研究。研究确定了钻孔管道的主要磨损形式,利用控制变量法定量分析了不同影响因素对管道磨损的影响程度。提出了计算垂直钻孔管道中自由下落段高度的方法,建立了料浆对钻孔入口以及底部直角弯管的冲击力与磨损量的物理力学模型,确定了相关磨损位置的磨损区域大小。从动量、能量以及料浆相变理论等多角度探讨了充填管道的磨损机理,优化了管壁单位面积耗能量的计算式,提出了垂直钻孔自由下落段空气区内气体循环流动概念,并建立气体流动物理模型。     

深井充填管道输送系统优化研究

在深矿井充填中,充填系统的主要问题不再是堵塞问题,而是管道磨损问题,尤其是充填钻孔的保护至关重要。分析了深井充填管道输送存在的问题,结合深井充填系统的特点,提出了3条优化途径,即多台阶管道布置方式、垂直与水平管段直径优化和垂直钻孔的结构形式优化。     

某大型深井黄金矿山的开采设计

随着矿山浅部资源的消失,转入深井开采的矿山越来越多。以某大型深井黄金矿山为例,针对其采矿方法、开拓运输及提升系统、通风系统、充填系统等深井开采相关系统进行了研究设计,对同类矿山有非常重要的借鉴意义。     

深井充填低压满管流输送技术研究

针对多数充填矿山管道输送系统存在的问题,提出了深井充填管道输送系统的理想模式--闭路式低压满管流模式,以及应用这一模式的难点所在.通过理论分析和现场实测,揭示了深井充填管路沿程阻力分布规律.根据压力分布规律,阐述了深井充填实施理想模式的具体措施,并结合某金属矿山充填系统优化计算说明这一充填模式的实用价值.     

基于DEMATEL法的充填管道磨损风险评估可拓云模型

为科学合理地确定充填管道磨损风险等级,引入了DEMATEL法和可拓云理论,建立了充填管道磨损风险评价DEMATEL-改进CRITIC-可拓云模型.在构建评估体系基础上,应用DEMATEL法研究指标因素之间的影响关系,采用DEMATEL中心度-改进CRITIC法获取指标综合权重,根据可拓云理论原理,以4座矿山为例,通过计算云综合关联度,评估磨损风险状况.结果显示,管径和料浆浓度是深井充填管道磨损的关键因素,4座矿山管道磨损风险均处于较大风险等级,与未确知测度和可变模糊集理论的评判结果完全一致,表明DEMATEL-改进CRITIC-可拓云模型在管道磨损风险评价方面具有适用性和有效性.     

深井长距离大倍线高浓度自流充填技术研究

新城金矿井下采用"竖井+辅助斜坡道"联合开拓方式,机械化盘区上向分层充填采矿法回采。目前,井下生产规模达到6 000 t/d。矿山深部充填采矿存在充填管线长、局部充填倍线高达12.5,且管路直角弯多,管路磨损严重,监护困难,充填过程中堵管以及跑漏等难题。通过深入研究新城金矿充填倍线、充填浓度以及充填流量三者关系,进一步优化充填线路,研究比较充填管材性能,合理选择充填管道,降低管路阻抗。结果表明:在砂仓添加Minefill309,在副桶内添加Minefill501新型化学试剂改善砂浆流动特性,充填浓度稳定在75%~78%之间,实现了稳定自流输送,防止了充填料浆离析,减少了管路磨损,管路使用寿命延长1倍以上,经济效益可观。新城金矿深井长距离大倍线高浓度自流充填技术填补了相关领域技术空白。     

金川镍矿充填采矿技术的发展

金川有色金属公司所属地下矿山在高地应力区复杂的地质条件下,坚持以胶结充填采矿为基础,依靠科技进步,不断地探索新的采矿方法和回采方案,提高采矿效率;试验研究充填新工艺、新技术、新材料,完善充填系统;深入研究充填体力学作用机理,强化岩石力学与工程的研讨;发展机械化胶结充填的相关技术;建立现代化的矿山管理方法。经过多年的发展,逐步形成了一整套十分有效的、标准化的开采模式,实现了不留矿柱大面积下向连续回采,并且达到了高产高效和低损失、低贫化的目标。但是,对未来的深部开采仍面临着许多挑战。     

基于ANSYS FLUENT的超深井长距离膏体充填管道输送模拟研究

为研究超深井长距离膏体充填管道自流输送问题,根据云南某矿山实际充填管路采用Gambit建立三维数值模型,用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟计算,以水平管道和弯管为例研究了不同配比、浓度和流量下的管道压力、流速变化规律和管道阻力损失之间的关系。通过井下工业环管的压力监测系统,统计分析矿山井下实际管道压力监测值,井下实际监测结果和采用ANSYS FLUENT软件三维数值模拟研究结果较为接近,表明ANSYS FLUENT软件模拟超深井长距离膏体充填管道输送是可行的,研究结果可为矿山实现超深井、长距离、大倍线条件下膏体充填管道输送提供技术支持。     

深地煤炭资源流态化开采理论与技术构想

地球浅部煤炭资源逐步开采殆尽,煤炭资源开发不断走向地球深部。然而,面对深部地层环境与极限开采深度的限制,传统采矿学与力学等理论难以解决深部煤炭开采出现的技术难题,深部煤炭绿色安全高效生产面临严峻挑战。结合深地煤炭资源开发的未来趋势,提出深地煤炭资源流态化开采的颠覆性科学构想及流态化开采定义、目标与内涵,建立深地流态化开采的应力-温度-渗流-化学-微生物等多种作用机制的多场耦合模型与可视化理论,揭示煤炭流态转换的物理、化学与生物机制,建立深地煤炭资源的采、选、充、电、热、气一体化的物理流态化开采、化学转化流态化开采、生物降解流态化开采、物理破碎流态化开采等颠覆性理论和技术。在此基础上,提出"2025基础研究、2035技术攻关、2050集成示范"的战略实施路线,构建深地煤炭资源无人智能化的采选充一体化开采、热电气集成转化的流态化开采理论与技术体系,达到"地上无煤、井下无人"的绿色环保目标,实现深地煤炭资源开采的颠覆性变革。     

榆阳煤矿近水平煤层高充填率充填工艺技术研究

为解决榆阳煤矿2307综采工作面近水平煤层胶结充填难以实现高充填率的难题,提出了合理选择充填口位置、充填区分段充填、充填期间流量控制等工艺措施。工程实践表明:充填区平均充填率达98.5%以上,充填效果良好。该工艺技术同样适用于条带充填、连采充填等胶结充填工作面。     

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%。     

充填管道磨损形式及机理分析研究

针对充填管道易磨损的问题,对金川矿区的充填钻孔进行调查,分析发现料浆在自由下落段的冲击磨损是充填管道的主要磨损形式。建立料浆流动的物理力学模型,从动量和能量的角度探讨充填管道的磨损机理。研究表明,自由下落段的高度越大,料浆到达空气砂浆交界面的速度越大,对局部管壁的冲击磨损就越严重。提出管壁单位面积耗能量的概念,得出管壁单位面积耗能量越大,管壁磨损速率越快的结论。     

新型高水材料充填开采试验研究

基于煤炭传统开采方法存在压煤量大、开采成本高、环境危害大等问题,提出了绿色充填开采方法。通过理论分析、数值模拟及现场工业试验等多种手段,对新型高水材料充填开采的工艺及试验效果进行了分析研究。研究结果表明:新型材料强度高、流动性好可实现自流充填;充填系统由管路自流将采空区充实并支撑围岩,实现了系统高效稳定的运转模式;“采一留三”开采方案实现了开采的安全性,降低开采风险;充填管路内径大于141 mm、管路压力高于15 MPa,保证了管路安全高效的工作;充填开采矿压显现微弱,起到了显著的顶板控制效果,改变了传统垮落法的顶板破断规律。