中低浓度煤矸石浆液管道输送参数分析

煤矸石是进行煤矿采动空间注浆的重要材料,在粉碎制浆以后管道输送过程中,面临淤积堵管、摩阻损失以及管道承压安全性等问题,影响注浆效率。结合注浆实践,对中低浓度煤矸石浆液(质量浓度小于50%)的基本性质、流体类型以及管道输浆的流态、临界流速、摩阻损失和耐压能力等参数进行了系统研究。通过测试分析,发现中低浓度煤矸石浆液流体类型为牛顿体,管道输浆流态一般处于紊流的水力光滑区-混合摩擦区;演算了不同浆液浓度(体积浓度0.16~0.22、固相粒度(0.15~1.18mm))条件下临界流速(费祥俊公式与WASP公式对照),取值为1.2~1.9m/s(管道内径D=76mm);输浆摩阻损失本质上取决于比摩阻R(水力坡降),最敏感因子是管径(R∝D^(~5))。针对母杜柴登管道输浆实际,认为其堵管风险低,管道承压满足安全性要求,比摩阻理论值与实测值吻合;同时,鉴于目前比摩阻偏高,建议调整管道内径,由当前76mm提升至88mm及以上,比摩阻可下降一半以上。研究可用于指导中低浓度煤矸石浆液管道输送设计,为管道输浆的安全与高效提供理论依据。

粒径对煤矸石浆液的性能影响研究

颗粒直径是影响煤矸石注浆充填技术应用的重要因素。通过室内试验,测试了含不同粒径煤矸石的浆液的流动性能(初始流动度和流动时间)、稳定性能(析水率和析水速率)和沉积性能(沉积历时和结石率)。结果表明:煤矸石粒径为20目的静置浆液易堵管、泵送性差;煤矸石浆液在2.5 h后可基本达到稳定状态;在煤矸石的粒径为60目时,浆液的流动性能、稳定性能和沉积性能最好,是泵送注浆的理想浆液;在煤矸石粒径为80目时,浆液最适合于封堵注浆靶区。研究结果可为煤矸石浆液的粒径选择提供参考,也可为煤矸石注浆充填的规模化工程应用提供依据。

煤矸石基浆液工作性能影响因素试验研究

为了探讨不同因素对煤矸石基浆液工作性能的影响,以山西省某煤矿煤矸石细粉作细骨料,在分析材料物化特性的基础上,采用均匀试验定量分析了细粉目数和质量分数对煤矸石基浆液工作性能的影响规律,并进行了单因素和方差分析。研究结果表明:随着细粉目数和质量分数的增加,煤矸石基浆液的流动性和泌水率均降低,黏度呈上升趋势;结合单因素和方差分析可知,质量分数对煤矸石基浆液工作性能的影响更显著;不同影响因素下煤矸石基浆液的最优配比为:细粉目数40目、质量分数63.4%;适当增大细粉目数、质量分数能有效改善煤矸石基浆液的流变性能。该研究成果可为煤矸石基浆液的设计和性能评价提供理论依据。