矿用浆料气力泵扬固性能试验研究

:针对高井深充填系统垂直管道落差大,充填输送管道非满管状态会造成管道内壁的加速磨损与破坏问题,计算分析了垂直管道非满管高度的影响因素,研究了高井深充填垂直管道非满管的形成机理.以安徽某铁矿为研究对象,开展了全尾砂充填料浆配比优化、井下充填输送管道压力监测,并在此基础上提出了充填料浆的流速与压力调控技术.结果表明:(１)垂直高差提供的静压头大于系统输送所需的沿程阻力时,膏体料浆加速导致管内出现负压,从而在管内产生空气柱,流速进一步增快加剧了管道内部的磨损与破坏;(２)已投产管道系统可以通过料浆改性、增加料浆阻力及改变垂直管道直径来提高满管率;(３)沿程阻力随着输送流量呈先减小后增大的趋势,且随着流量的增大,其最低点出现在 ２５０~２６０ m３/h 范围内,建议该矿料浆输送流量范围为２５０~２６０m３/h;(４)变径管路直径越细则充填竖管的满管率越高,变径管路长度与满管率成正比,直径为３０ mm、长度为２m 时,充填竖管的满管率达到８７．６６％.变径管路在水平管道安装的位置变化对竖管的整体满管率影响较小.     

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%。     

金川二矿区自平衡充填料浆自流输送管道压力分布研究

阐述了金川二矿区自平衡充填料浆自流输送管道压力分布情况,在自平衡自流输送系统运行过程中,L型管道布置钻孔底部压力取决于水平管道长度。钻孔底部压力随充填料浆浓度的降低而变化较小,充填料浆流量随充填料浆浓度降低而急剧加大。采用阶梯型布置时,由于水平管道长度分为两段或多段,分段越多,每段水平管道长度越小,各分段钻孔底部压力值越小。     

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.     

某矿山高浓度胶结充填材料试验研究

针对某金属矿山将原废石充填采矿法改为全尾砂胶结充填采矿法的现状,对其选厂全尾砂开展了基本物理化学参数、粒度分析、塌落度等试验研究,进行了不同质量浓度的全尾砂充填料浆的 L 管流动性试验.根据试验结果,计算出全尾砂充填料浆在不同质量浓度、不同流量及不同管道直径条件下的管道输送阻力,分析得出管道输送阻力的关键影响因素,并确定可实现充填料浆管道自流输送的充填倍线.结果表明:充填料浆质量浓度为７０％~７６％时,塌落度均在２８cm 以上,流动性较好;管道输送阻力的关键影响因素为充填料浆质量浓度和管道直径,充填料浆质量浓度越大,管道直径越小,管道输送阻力越大;当全尾砂充填料浆质量浓度为７０％~７６％,输送管道直径为１５０mm,充填流量为８０m３/h时,其流动性及输送性能最佳,可以实现顺利自流输送的充填倍线为６．７１~１１．１３.试验结果可为该金属矿山全尾砂胶结充填系统建设提供技术支撑     

基于ANSYS的充填管道系统优化模拟

以玲珑金矿东风矿区充填管道系统为研究对象,运用ANSYS有限元软件中的FLUENT模块,分别从料浆浓度、输送速度、管道直径等3个方面建立了不同的模拟模型进行数值模拟研究,并对该矿区现有的充填系统进行了模拟验证。结果表明:1料浆浓度对管道压力的影响并不明显,全程最大输送速度均出现在管道转弯处;2输送速度对管道运输的沿程阻力损失影响较大,流速越大管道阻力损失也越大;3管道直径对管道阻力损失的影响最为显著,但在一定范围内管径对管道阻力损失的影响较小。基于上述结论,针对东风矿区现有充填系统的实际情况,提出了相应的管道系统优化布置方案,为确保该矿区安全生产提供参考。     

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%。     

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%。     

深井充填料浆改性调压输送技术试验研究

针对千米以深充填竖管低倍线、高压头料浆输送存在的管道底部压力大、磨损严重、存在爆管隐患等问题,结合"十三五"国家重点研发项目考核指标要求,提出利用改性剂实现料浆的全程降压输送。其主要思路是在料浆的制备端添加低密剂,低密剂在料浆中产生致密均质气泡,并使得料浆的密度降低,由此实现充填料浆的改性调压输送。料浆中气泡的存在势必将降低充填体强度。因此需在管道末端对料浆消泡,并加入增强剂,以此来恢复或提高充填体强度。料浆的低密试验和增强试验主要从料浆比重与充填体试块强度两个方面进行研究,根据试验结果,结合经济效果分析,最佳的改性剂配方方案为每立方充填体中,低密剂A1∶低密剂B∶增强剂C∶增强剂D=1∶0.25∶2.2∶3.2。研究成果为下一步现场工业试验奠定了良好基础。     

大冶铁矿充填管道自流输送参数分析及管网磨损规律研究

为研究大冶铁矿充填管道的自流输送参数及管网的磨 损规律,保证充填料浆可以自流输送,延长输送管道的使用 期限,基于经验公式,运用 Fluent数值模拟软件,得到大冶 铁矿６０％~７０％浓度充填料浆的临界流速为０．８２６ m/s~ ０．８６９m/s,充填管道的临界管径为０．１４３m~０．１４６m;输送 流量５０m３/h,可实现 ６０％ ~７０％ 浓度充填料浆的自流输 送;料浆在流动过程中,越靠近管道中心线流速越大;流速会 在管道拐点处出现速度递增突变;在水平管段处,底部的料 浆流速明显高于上部;管道磨损较为严重的部位为各拐点处 和与之临近的垂直管段、水平管段的过渡部分,以及水平管 段的底部管壁.通过研究,得到大冶铁矿充填管道实现自流 输送的参数,以及料浆输送过程中管道易磨损的位置,为大 冶铁矿的管流输送提供了参数依据,有效延长了输送管道的 使用寿命,降低管道输送系统的维护成本.     

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。     

基于ANSYS FLOTRAN的管道输送参数优化

分别从料浆浓度、输送流速、管道直径3个方面建立不同有限元模型,对管道输送的参数进行对比分析。分析结果表明：78%的料浆浓度为充填管道输送的最大浓度;深井充填时,小直径充填管有利于充填料浆满管输送,同时应加厚充填弯管处的内壁。     

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。     

矿山充填倍线研究

为揭示充填料浆自流输送的本质条件,对原有充填倍线定义提出了修正定义,即充填倍线为从系统入口至出口的任一点管道长度与垂直高差之比的最大值,并引入单段竖管长度和反坡输送作为充填倍线的补充,通过理论分析和工程应用验证,新的充填倍线定义能准确表征复杂充填系统的输送条件,为矿山设计与生产管理提供可靠依据。     

考虑温度影响的充填料浆水平管流特性研究

为探究不同温度下充填料浆水平管流特性,开展了流变实验以获取不同温度下充填料浆流变参数,基于流体力学理论提出了充填料浆管道输送基本假设,利用COMSOL软件建立水平管道模型,分析了温度对料浆流态、流速、管道压力及管输阻力的影响.结果表明,温度升高,充填料浆塑性黏度和屈服应力降低;料浆在管道输送过程中壁面附近呈剪切流动,中...     

充填料浆大直径管道输送流动型态研究现状与关键问题

充填料浆大能力管道输送是大规模地下矿山充填开采的关键环节,需要建立与之配套的大直径管道输送系统。充填料浆的流动型态是造成管道堵塞、磨损等输送故障的根本原因,决定了大直径管道输送充填料浆的稳定性。为探究充填料浆大直径管道输送流动型态的本质和变化规律,总结论述了沉降性浆体管道输送流动型态研究现状,分析了充填料浆大直径管道输送流动型态研究的关键问题和研究价值,为充填料浆大直径管道输送流动型态研究提供理论依据,指明研究方向。     

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.     

矿用“L”型充填管道的技术优化

分析了"L"型充填管道磨损、堵爆管机理,认为充填料浆在自由下落阶段的冲击是输浆管道磨损的主因,充填料浆在空气-砂浆的交界面处以及垂直管和水平管交界处的管壁容易发生破管事故,垂直管和水平管的交界处容易发生爆管事故。据此提出了"L"型充填管道的技术优化方案并对各部分的原理进行阐述。     

大屯锡矿尾砂膏体环管管输数值模拟研究

膏体管输沿程阻力是影响管道设计与采场充填质量的关键因素之一,本文采用fluent建立与实际环管实验系统一样的管道输送的几何模型,分析得到不同管线沿程阻力损失之间的关系以及膏体配比参数对沿程阻力损失的影响规律。 研究表明：膏体在管道中弯管处的速度和压力都发生急剧的变化,弯管外侧压力和速度明显大于弯管内侧,有着明显的梯度。在水平管段速度和压力在管道径向上存在明显的梯度,呈结构流的特点,分为柱塞流动区和边界层区域。在膏体管道输送中管道内膏体的速度和压力均存在着边界效应,随着流速的增大管输阻力增大;随着膏体质量浓度增加,沿程管道阻力损失变大;随着屈服应力与塑性粘度的增加沿程阻力损失也增大,获得了不同物料组成、管道内径、管流流速下水平段膏体压力损失,为大屯锡矿最终输送泵、充填管道选型提供了依据。     

深井膏体自流充填压力与满管率优化研究

以谦比西铜矿东南矿体深井充填为工程案例,通过室内实验、理论分析、现场验证相结合的方式,研究了自流充填管网系统的压力分布及提高深井垂直钻孔满管率的措施。首先分析当前管网压力分布及满管率,随后开展管道压力和满管率优化,最后结合现场研究了部分使用小管径、提高膏体浓度等方法对压力和满管率的影响。研究表明,南采区2条管路当前满管率仅在17%～41%之间,水平管阻力损失约1.4 MPa/km,自流对垂直管的冲刷极大;采用150 mm内径管部分替代175 mm内径管,每替换100 m可提高0.63%和0.71%满管率;膏体浓度若由69%提高到71%,最大倍线下满管率分别从原来的37%和41%增加到70%和82%,然而垂直管底部压力分别由3.72 MPa和1.75 MPa大幅增加到6.7 MPa和3.06 MPa,增加了堵管爆管风险。工程中,可通过适当增加浓度、部分减少管径、提高倍线等多种方法相结合的方式获得较高满管率。本研究可为深井自流充填提供良好工程借鉴。