煤矿膏体充填管路压力监测系统的开发应用

煤矿膏体充填开采是解决"三下"压煤行之有效的开采手段。然而,由于充填管路长等因素易造成管道堵塞、凝结等问题,严重影响输送系统的运行安全。因此,对膏体充填系统工作状况的监测,尤其是管路压力的监测就显得尤为重要。针对上述问题,研发了一种适用于煤炭井下环境、运行稳定的充填管路压力监测系统,工业试验成功,具有一定的推广应用前景。     

膏体输送管道压力监测研究

针对膏体材料泵送充填开采过程中输送管道容易出现堵塞、压力失稳等问题,研究开发了压力监测系统、测压管以及压阻式压力传感器,在1861工作面膏体输送管道设置6个压力监测点,实现了管道压力实时监测,及早发现管道堵塞故障和预警管道破损危险,得出管道堵塞压力报警值为4MPa。     

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。     

基于电阻应变片的膏体充填管道流量检测

提出一种基于压差理论的新型流量检测方法。在对充填膏体流变特性研究的基础上,分析管道输送阻力与膏体流速的关系,设计了基于压差法的膏体充填管道流量检测实验,并且通过实验对压差法测管道流量的正确性进行了验证。该方法实现了充填管道内膏体流量的精准测量,并对管道压力进行实时监测,防止堵管和爆管事件发生。     

基于总线技术的井下管路监测系统研究

为了实时监测矿山井下的风、水、瓦斯等管路系统工作状态,保证井下压风、排水、瓦斯管路系统的正常工作,本文提出了一种基于总线通信技术的井下管路监测系统设计方案,研究适用于井下管路监测的网络结构,并综合负压波法、质量平衡对比法,根据压力波响应的时间差、管道长度、压力传播速度等条件建立管道瞬态模型,实时定位井下管路的堵塞和泄露位置,在监控中心三维管道监测服务器软件进行指导提示。现场实验结果表明:该系统可实时监测井下不同位置管路的流量、压力、温度等参数,管道堵塞和泄露故障位置检测精度在50m范围内,系统超限报警传输时间不大于3s,满足管道监测系统要求。     

膏体充填料浆管道自流输送分析及管线布置

自流充填具有充填效率高、工艺流程简单等优势,但膏体充填料浆由于浓度高,管道输送阻力大,易发生堵管等输送风险,因此,膏体充填料浆自流充填难度大。为了使膏体充填料浆实现安全可靠的自流充填,简化充填工艺流程,节约充填成本,本文以探究膏体料浆自流充填的可行性、确定膏体充填料浆自流充填条件为研究目标,通过试验确定合理的充填工艺参数,从而制备了均质性较好的膏体充填料浆,计算了膏体充填料浆在管道输送中的阻力,论证了膏体充填料浆自流输送的可行性,确定了膏体自流充填最大允许倍线。并根据膏体充填料浆的基本参数,结合膏体料浆管道输送的特性及井下实际生产情况,优化了充填管道布置。经生产实践验证,膏体充填料浆的自流充填能力由原先的50m~3/h提高到了110m~3/h,且生产运行过程中,膏体充填料浆管道输送系统稳定可靠,料浆管道输送流畅,能够满足膏体充填料浆自流输送需求,极大提高了充填效率,简化了充填工艺流程。     

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。     

矸石膏体充填管道安全输送压力预警系统研制

借助KJ216煤矿顶板压力在线监测系统和自主研制的液压控制卸料阀门及MPM480型压阻式压力传感器,研制了管道压力预警系统,实现了管道沿线压力实时监测及管路堵塞早期预警。结果表明：通过采用RS485传输监测分站与主站通讯,主站与地面服务器采用光纤传输,压力数据能在一个充程内及时更新,并通过自动控制实现管道阀门自动卸料,实现了长距离管道的安全输送。     

煤矸石胶结充填管路输送不满管流及其防治方法研究

煤矸石胶结充填料浆质量浓度高,若管路布置和管输参数不合理,充填过程中容易发生不满管流及管路输送故障。为了探究煤矸石胶结充填管路输送不满管流产生的原因与危害,提出相应的防治对策,结合矸石高浓度充填料浆管路输送的实践,建立了泵送充填管路输送模型;基于浆体管道输送基本理论,研究了充填不满管流的产生原因,提出了不满管流状态的理论判别式;根据不满管流输送过程中浆体的运动特征,探讨了不满管流对管路输送系统的危害;结合实例分析提出了不满管流输送状态的防治途径。结果表明:影响充填料浆输送状态的主要因素有充填流量、管道的几何参数和布置方式、料浆的流变特性和密度。输送过程中,充填料浆及输送参量匹配不合理,在垂直钻孔管顶部,高浓度料浆将出现拉断现象,由连续体变为不连续体,导致了管道输送的不满管流状态。随着浆体拉断区的进一步发展,垂直钻孔管上部出现空管段,并呈现一定的真空度,处于负压状态,浆体由固、液两相流状态转变成固、液、气(汽)三相流。浆体状态的变化,恶化了充填管路输送的稳定性,对管路输送系统产生明显的影响和危害:"水锤"冲击作用、对管壁的冲蚀磨损、水平管道振动、料浆发生淤积堵塞、损害充填泵。为了避免管路...     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

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。     

煤矿充填开采管路参数优化设计方法研究

通过对目前煤矿充填开采的技术分析,提出了一套优化设计充填管路参数的新方法。结合唐山某煤矿的开采技术条件,研究确定了似膏体充填料浆管路输送过程中的主要工作参数:流速、最大工作压力、干路充填管道内径和壁厚等。     

唐安煤矿3510上分层工作面膏体充填开采技术研究与应用

为保障3510上分层工作面区域煤炭的顺利开采,设计工作面采用膏体充填开采技术,基于充填技术现状,分别对充填支架、管路输送系统、矸石破碎系统和配比搅拌泵送系统中的各项参数进行详细设计,进行了粉煤灰膏体和矸石膏体配比参数及充填工艺的设计,并在工作面回采期间进行地表沉降观测分析。结果表明：充填方案实施后,工作面回采期间地表最大下沉为100 mm,有效控制了地表的下沉。     

谦比希铜矿膏体充填关键技术及效益分析

针对谦比希铜矿西矿体复杂难采情况,结合物料特性,选用一段浓密、二段搅拌和柱塞泵输送的膏体充填工艺,形成了尾矿深锥浓密防压耙技术、深锥底流浓度与膏体制备质量智能控制系统、絮凝剂溶液的制备与添加自动控制系统、考虑管道滑移效应的管道输送摩阻计算新模型、低强度膏体充填多步骤回采贫化损失指标控制关键技术、膏体充填管道压力在线监测预警系统六大关键技术,并分析膏体充填技术为矿山带来的直接经济效益,同时结合间接经济效益、安全效益和环保效益分析得出了综合效益。实践表明,谦比希铜矿膏体充填系统工艺先进,可以产生良好的经济效益和环境效益,对类似矿山工程有一定借鉴意义。     

膏体浆料管道自流充填新技术试验

本文介绍了采用新型管道输送剂制备的膏体浆料在安庆铜矿的试验过程,分析了浆料中各种组分对管路压力损失的影响效应。试验表明,加入输送剂后高浓度浆料的流动度、粘度及输送阻力有明显的下降,新型膏体(高浓度)浆料管道自流充填是可行的。     

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.     

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。     

矸石膏体优化配比及其力学性能基础试验研究

矸石膏体充填技术为"三下"压煤开采提供了一种新的方法。针对煤矿配制矸石膏体存在因素和水平较多的实际情况,提出用均匀设计法优化配比矸石膏体,并对固结后矸石膏体的力学性能进行了测试,结果表明:当煤矸石、粉煤灰、水泥的质量比为7.5∶3.5∶1,膏体材料的质量浓度为81%时,矸石膏体的管道输送和强度都满足要求,是本次试验的最优结果;矸石膏体的破坏主要发生在粗集料和胶结材料的界面,矸石膏体破坏前的变形较小,不超过2%。矸石膏体在不同围压作用下,充填体三轴压缩表现出线弹性变形阶段和塑性强化阶段的变形特征,基本不存在软化阶段。     

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。     

煤矿充填膏体长距离安全输送分析

葛亭煤矿730采区设计为膏体充填开采,由于该采区处于井田东北部,地面充填站距离采区较远,因此,必须对长距离膏体输送做进一步的研究,以优化管路布置方案,确保膏体输送安全。通过对拟定的管路布置方案的输送阻力分析,确定长距离膏体输送的关键参数,为方案的下一步实施提供理论依据。