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。

煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用

近年来,采用煤矸石为骨料的似膏体或膏体充填采煤技术开采"三下"压煤已成为煤矿绿色开采的一个重要方向。分析充填料浆流变参数是充填管输系统设计的基础工作。针对常规流变仪无法测试煤矸石高浓度充填料浆流变参数的实际问题,根据充填料浆粗骨料、粘度高的物料特征和流变参数测试原理,研制了煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试仪和相应的测试方法。采用自制流变仪对公格营子矿似膏体充填料浆的流变参数进行了测试分析,确定了充填料浆管道输送的摩阻系数,为该矿充填管道系统优化设计提供了科学依据。

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。

神经网络在高浓度充填料浆流变特性中的应用

为了探究高浓度充填料浆中各组分对充填料浆流变参数的影响,以实验室测得15组配比实验数据为样本,建立了塑性黏度、初始切应力与其主要影响因素质量浓度、胶凝剂用量、粉煤灰用量、煤矸石用量之间的BP神经网络模型,通过各影响因素的权重值将料浆配比进行了优化,并以唐安矿的充填料浆配比为例加以验证。结果表明:建立模型的最大预测相对误差为-3.209%;矸石含量对流变参数的影响最大,胶凝剂含量对流变参数的影响最小;料浆浓度对塑性黏度的影响较大,而粉煤灰对初始切应力的影响较大;当浓度一定时,粉煤灰和矸石的比例应该尽量大一些;按照料浆配比的优化方案,唐安矿料浆输送达到了预期的目标。

高浓度充填料浆在垂直三通管路中的流动阻力研究

根据全尾砂制备的高浓度充填料浆获取实验参数,利用Fluent数值模拟软件,对充填料浆在垂直三通管中的两种流动方式进行了模拟。根据充填料浆的速度与压力分布云图,分析了管道的局部与沿程阻力损失,通过数值计算得出了两种方式的下管道的局部阻力系数并分析其变化的原因,该研究对矿山的充填管路设计具有一定的指导意义。

中国镍矿──金川高浓度充填料浆管道自溜输送新工艺

高浓度充填料浆管道自溜输送在金川公司矿山获得广泛应用，该技术对全国采用胶结充填的矿山都有一定的指导意义。

高浓度高流动性煤矸石胶结充填材料试验研究

煤矸石胶结充填材料的高浓度高流动性往往不能很好的兼顾。为解决现有充填开采技术中充填材料要么用水量过高(浓度过低)导致井下脱水后影响作业环境,要么浓度过高,流动性和管输性能不好导致堵泵和堵管等问题。通过在胶结充填材料中掺加一定量的水泥、煤矸石粉料(≤0.075 mm)和高效减水剂,利用正交试验和极差分析的方法,研究分析了不同配比的充填材料的流动性和强度性能。综合利用扫描电镜SEM、EDS能谱分析、X荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射分析(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR) 5种微观分析手段,对煤矸石的微观形貌、元素组成、氧化物含量和矿物组成进行了分析,并对煤矸石的组成和微观结构对宏观性能的影响进行了探究。揭示了决定充填材料性能的主要因素:减水剂是影响充填材料流动性的主要影响因素,水泥次之,煤矸石的组成和微观结构决定了其对于料浆的流动性亦有一定的影响;影响充填材料凝结硬化后强度的主要因素为水泥的用量和减水剂的用量,煤矸石粉料(≤0.075 mm)的用量亦有一定的影响。通过研究分析得出了适合充填开采工况需求的高浓度高流动性(流动度达到305 mm)的充填材料配比,该配比的充填材料凝结硬化后具有良好的强度性能。

高浓度分级尾砂胶结充填系统参数计算及充填泵选择

安徽中都铅锌金矿是一座新设计开采的矿山,由于地表为农田,不容许陷落,需采取充填采矿法进行回采。国内类似矿山充填料浆配比,最终选择充填材料配比为,1:8(水泥:尾砂),质量浓度为72.6%,通过计算,选择对充填管路输送参数计算,确定输送管道的外径为121mm,壁后8.5mm,计算得出高浓度充填料浆的临界流速为0.76m/s,工作流速为1.58m/s,料浆水力坡度为0.04889mH2O/m,充填管道内最大输送阻力为0.83MPa,考虑充填泵启动压力为2MPa,充填工业泵的最小压力值为2.83MPa。

某矿山的充填配合比及流变特性研究

以某矿山为背景,对其尾砂充填输送工艺进行研究分析。在现场勘察、取样的基础上,采用水洗法对尾砂粒级组成进行研究,得出该矿山尾砂相对较细。同时,以宾汉塑性体(Bingham)模型对流变学参数进行分析,确定最佳充填料浆质量浓度范围为68%~70%,胶结充填料浆流变参数为14.48~48.50Pa。根据试验数据对输送管道的管壁切应力与沿程阻力进行线性回归,结果表明:随着管径的增大,管壁切应力与沿程阻力不断减小,随着流速的增大,管壁切应力与沿程阻力不断增大。

开展QC活动提高安庆铜矿充填质量

介绍了开展QC活动稳定充填料浆浓度,提高充填体强度,保障安全开采的方法。寻找影响充填料浆浓度的关键因素,实施对关键工序的监控,提高充填料浆浓度和充填体的强度。实例表明,加强操作,改进设备关键部件,优化工艺可获得满意的质量效果。

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10。～200mm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150mm时，阻力损失随管径的变化率较大，管道直径大于150mm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。

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。

尾砂胶结充填对井下水环境影响评价

为准确了解充填体充填至采空区对井下水环境的影响,进行室内充填体试块的泌水和有毒有害物质浸出试验。以某有色金属矿现有充填方式为例,选取充填料浆浓度78%,充填配比水泥∶粉煤灰∶跳汰砂=1∶1∶10的充填体进行试验。试验结果表明:充填体对井下水环境影响不大;充填料浆泌水自身污染物成分均不高,混入井下涌水后对其水质影响较小,主要污染物成分基本不变;浸出试验中有毒有害物质增加,但考虑试验周期长(20 d),对井下水环境的影响可以忽略。

充填管道输送局部倍线对料浆质量浓度及管道磨损的影响研究

矿山充填管网倍线因敷设条件复杂而有较大变化,当局部倍线不合理时,影响充填料浆质量浓度,加速管道磨损,导致充填质量下降和成本增高。为探究某矿山充填浓度低、充填管道磨损严重等现象,对全尾砂充填料浆的流动性能进行测试,并分析管网敷设情况,研究表明,地表充填管道局部倍线为7.51,需降低质量浓度以满足流动性要求,矿山井下整体倍线较小,大部分接近2~4,质量浓度过低及竖管自由落体段过高导致井下管道加速磨损。通过重新设计地表充填管道,使地表局部倍线减小至5.5,并考虑在井下水平管道上添加增阻卸压设施,使料浆在合理流速内输送至空区,保证充填料浆达到结构流状态,将料浆对管道的冲刷控制在正常水平。

某铜矿充填分层离析现象分析与充填工艺优化

针对某铜矿空场嗣后充填采矿法其充填料浆进入采场之后发生分层离析的问题,对该铜矿现有工艺流程进行了分析,发现充填料浆在采场发生分层离析的原因主要是:卧式砂池浓密效果差、放砂浓度过低和连续充填时间过短所致,加上充填料浆进入采场后又被引路水和冲洗水稀释,离析现象进一步加剧。通过优化现有充填工艺流程,充填料浆制备浓度提高到74%,并保证充填系统连续运行18h以上,大大减少了充填料浆的分层离析现象,为国内矿山控制充填料浆分层离析现象提供了很好的借鉴范例。