自流充填管道局部变径满管输送的环管试验

为研究变径管管径、长度和安装位置对料浆自流输送满管率的影响规律,自主设计研发了一套小型变径环管试验装置,测试不同变径管条件下料浆自流输送的水力坡度及满管率,并利用皮尔森相关分析法探究各因素对满管率的影响程度。结果表明,满管率与变径管管径存在极显著负相关关系,随着管径减小呈指数型增长,管径小于50 mm时满管率急剧增长;满管率与变径管长度存在显著正相关关系,随着长度增加呈线性增长;变径管在水平管段安装位置的变化对满管率影响很小,可忽略。

金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术

在金川矿山膏体充填系统开展了泵压管道输送特性环管试验,针对不添加水泥和胶砂比为1∶4的2种全尾砂膏体进行了管道输送阻力试验。结果表明,膏体输送平均流速为1.2 m/s时,质量浓度为72.2%,75.8%和78.9%的管输阻力分别为10,19和33 k Pa/m;胶砂比为1∶4、质量浓度为78.9%的胶结全尾砂膏体管输阻力为12.5 k Pa/m。针对全尾砂与棒磨砂配比分别为6∶4、5∶5和4∶6的3种混合骨料,开展了膏体管输阻力试验,结果表明,在平均流速为1.2 m/s、管输阻力不大于15 k Pa/m的条件下,3种混合骨料膏体可泵送膏体质量浓度分别为80%,79%和81%;试验结果还显示,质量浓度相差1%,管道阻力损失相差50%~100%,可见膏体管输阻力对浓度变化十分敏感;3种配比的混合骨料膏体塌落度大于15 cm,满足膏体泵压输送要求。膏体减阻试验结果揭示,添加水泥材料1.5%的YNB型泵送剂,膏体管输减阻效率可达到68.6%,相应的膏体塌落度增加88%。

建筑垃圾再生骨料膏体充填环管试验

在煤矿膏体泵送充填开采理论技术基础上，为分析以建筑垃圾为骨料、粉煤灰和添加剂为细集料的膏体充填材料的基本性能变化和流变特性，利用室内膏体充填模拟系统进行了膏体充填材料的配比试验和管道输送试验。膏体充填材料配比为添加剂：粉煤灰：建筑垃圾=1：4：6，试验采用质量浓度自高到低加水调制方案，操作包括3个步骤：试验准备、膏体充填材料制备、泵送试验和数据采集。试验结果表明：该种膏体充填材料的塌落度和分层度随泵送时间的增长而减小，质量浓度则稍有增加，经4h管道输送后，质量浓度为76％的膏体充填材料塌落度、分层度分别达到18．5cm、0．9cm；膏体质量浓度、流速和充填管径是充填管道阻力损失的主要影响因素，质量浓度为76％，流速在0．8～1．1m／s之间较为理想。

金川矿山混合充填料浆环管试验系统与管输特性研究

料浆流变特性是影响管道输送的重要因素,其流变参数是进行料浆管道输送阻力分析的重要指标。针对金川矿山充填材料的复杂多变性,开展了多种混合充填料浆流变特性研究和管输阻力因素分析。首先,简要介绍了金川矿山充填料浆管道输送的环管试验系统及检测技术;然后,概述了金川矿山充填料浆环管试验的部分研究成果。通过分析不同条件下的充填料浆管道输送试验成果,揭示了多种混合充填骨料粒径级配、料浆浓度、管道流速和水灰比对管输阻力的影响规律。最后,给出棒磨砂集料的高浓度充填料浆优化配比,为金川矿山安全、高效和高浓度充填法采矿奠定了基础。

废石尾砂混合料浆管道输送压力损失环管试验

环管试验是充填料浆配比设计和充填系统优化的依据。文章针对废石、尾砂替代棒磨砂在金川充填采矿中的应用,开展了混合充填料浆环管试验和管道输送压力损失研究。首先进行废石-尾砂料浆环管试验系统设计,包括试验场地选择、管路布设、试验工艺与实施步骤以及检测仪表;然后设计5组废石-尾砂配比混合集料,进行了不同料浆质量比与流量条件下的环管试验;最后分析环管试验的直管压力损失数据,揭示废石-尾砂混合料浆管道输送压力损失与废砂比和料浆质量比的变化规律,为废石尾砂在金川矿山充填采矿中的应用奠定了基础。

基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化

为探明粗骨料膏体的管输阻力特性,开展了关于粗骨料膏体输送特性的工业级环管输送试验,利用白金汉方程对环管数据拟合处理后获得膏体的实际流变参数,并建立了基于流动度测试的粗骨料膏体阻力方程.通过响应面分析法(RSM-BBD)对膏体输送行为进行分析,分别得到单因素和多因素耦合对阻力损失的影响规律,并优化了粗骨料膏体的管道输送参数.结果表明:流变测试得到的流变参数普遍大于环管拟合参数,其中屈服应力相差10.4%~12.2%、塑性黏度相差21%~32.8%.通过响应面分析得到了单因素对阻力损失影响的敏感程度为质量分数>管径>流量,并发现因素间的交互作用影响显著,其中质量分数和管径的交互影响起到决定性作用.以金川实际充填需求为背景采用响应面优化后的输送参数为:管径220 mm、流量142.4 m^(3)/h、质量分数73.2%.研究成果可为粗骨料膏体充填系统运行参数的选取提供参考.

充填料浆环管试验计算机仿真应用的研究

充填料浆环管试验是采用充填工艺的矿山设计必须进行的一项工作,旨在获得充填工艺流程的流体、流变参数,作为设计的依据。但充填料浆环管试验要耗费较长的时间、大量的资金,以及人力、物力。因此并非所有矿山都具有进行环管试验的条件,于是只能采用类比法确定参数。通过对环管试验进行计算机仿真,可以替代环管试验获得所需充填料浆的流体力学、流变学参数,对设计充填系统具有重要的现实意义。文中通过建立尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型,仿真得出的充填料浆管道阻力参数和实测值基本相符。

全尾砂高浓度胶结充填的环管试验

为探明全尾砂高浓度充填料浆的灰砂比、浓度和流速对管道阻力的影响规律,预测工业充填管道阻力,开展中试规模环管试验.根据管壁切应力与剪切速率关系建立管道阻力预测模型,利用灰关联法分析各因素对管道阻力的影响强弱,通过线性回归获取料浆流变参数.结果表明,管道阻力对料浆浓度的变化最为敏感,随浓度增加成二次函数增长.料浆流速对管道阻力的影响仅次于浓度,层流输送时管道阻力随流速增加成线性增长.灰砂比对管道阻力的影响有双重性,灰砂质量比小于1∶8时胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力,反之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力.环管试验得到的料浆流变参数明显小于流变仪测试结果且更接近工程实际,管道阻力预测模型的误差小于10%.

全磷废料高浓度充填两相流环管试验研究

为了获取不同浓度的磷石膏充填料浆在管道输送过程中沿程阻力的变化趋势,采用剪切流变试验和环管试验对磷石膏充填料浆的流动性能进行研究。结果显示:磷石膏充填料浆沿程阻力随浓度的增加呈梯度增长,且浓度越高阻力增长越快。在既有充填管网和充填配比情况下,当磷石膏充填料浆管输流量低于190 m3/h时,50%～54%质量浓度的充填料浆沿程阻力变化不大,充填料浆质量浓度可提高至54%进行管道输送。鉴于充填管网的复杂性、弯头和坡度等均会导致充填管道输送总阻力损失的增加,充填系统设计须留有余量。

充填环管试验计算机仿真模型的探讨

充填环管试验是采用充填工艺(干式充填除外)的矿山设计前进行的一项必要工作,旨在获得充填工艺流程的流体流变参数,作为设计的依据。但充填环管试验要耗费较长的时间、大量的资金以及人力物力。通过对充填环管试验进行计算机仿真,可以获得充填料浆的流体流变参数,替代或部分替代充填环管试验,具有重要的现实意义。文中针对尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型的建立,提出了一个总的框架,给出了建立仿真模型的思路、数学模型。

不同组方对尾砂膏体泵送环管试验的影响分析

全尾砂膏体泵送环管试验中,往往要添加一些其它材料来改善膏体充填料浆的输送参数和提高充填体的强度。文中对云南某矿添加水淬渣的全尾砂膏体泵送环管试验中出现的问题进行了深入分析,同时对试验中添加石灰浆和料浆温度对试验结果的影响进行了探讨,所得出的结论和建议对该矿充填工艺的设计具有实际意义。

服务采矿工程教学研究的自动化充填料浆环管试验系统设计及应用

为实现矿山充填环管输送工艺的自动化运行,研制了一套自动化充填料浆环管试验系统。该系统主要由给配料系统、泵送系统、监测系统、管路系统和以PLC编程控制器为核心的自动控制系统等子系统组成,可完成充填料配比、料浆浓度、料浆流速、料浆流量、料浆温度等料浆流变参数及特性的测试工作,并自动绘制出各项测试参数之间的关联变化曲线。结果表明:该系统流速控制范围宽,管道布置方式多样,操作键盘化,集成度高,使用方便可靠,是进行矿业工程领域矿山充填研究与分析的重要基础设备,为科研与教学工作提供了自动化的试验与教学环境。

结构流充填料浆环管试验及其阻力特性研究

本文以某矿山高浓度分级尾砂胶结充填料浆为研究对象,通过环管试验及数学分析,获得了试验料浆在不同工况条件下的管流阻力损失,对试验数据开展流变学分析,得到料浆的屈服应力、塑性粘度等流变参数,最终构建了试验料浆管流阻力计算的经验模型。结果表明:试验料浆在管径100 mm,流量17~30 m^3/h条件下,直管内的阻力损失为2 600~3 000 Pa/m,90°弯头(曲率半径1 m)内的阻力损失为2 800~3 200 Pa/m,90°弯头(曲率半径0.5 m)内的阻力损失为2 800~3 360 Pa/m,弯头阻力稍大于直管,且曲率半径越大,阻力越小。该矿山采用DN150充填管道较为适宜。

基于环管试验的改性全尾砂充填料浆输送性能

针对深部矿山充填系统中由于小充填倍线引起的竖直管段势能高、易造成爆管事故增加的问题,本文利用坍落度和环管试验研究低密改性剂、C料含量、料浆质量浓度对全尾砂充填料浆输送性能的影响,并在环管试验的基础上,结合宾汉流体模型对不同工况的充填料浆流变参数进行了计算。结果表明:低密改性剂的掺入、C料含量和料浆质量浓度的增加都会使得料浆的扩展度降低;与未改性的充填料浆相比,改性后料浆的屈服应力增长幅度在31.99%(68%)到20.67%(72%)之间,塑性黏度降低幅度约为23%;通过流体静力学平衡理论和扩展度与屈服应力、塑性黏度间的回归函数,建立了三山岛金矿充填料浆沿程阻力经验计算公式,该公式可用于现场快速、有效地预估料浆的输送性能。

膏体流动特性的L型管和环管试验研究

随着浅部资源的逐渐枯竭,矿山开采不断向深部延伸,因此,若采用充填采矿方法,充填体输送到地下采场的输送距离也越来越长。在这种情况下,管道输送阻力的确定在管道输送系统的设计中更为重要。中试环管系统其结果更为可靠,但需要大量的资金和人力投入,因此迫切需要寻找一种既简单又节省成本的测试方法来确定膏体在管道中的输送阻力。本文分别采用L型管和中试环管试验研究了在不同固体含量和粘结剂含量条件下的膏体(CPB)的流动特性。结果表明,L型管试验与环管试验实验结果具有相同的变化趋势,但在相同的固体含量和水泥含量下,L型管输送阻力比环管中的大。并且一旦加入水泥,膏体在L型管中的输送阻力与环管中的输送阻力相比其压降变化差异更小。这些结果表明,简易L型管展现了在膏体输送阻力的测定替代半工业管路试验的潜力,可为深部矿井膏体管道输送系统的设计提供指导。

基于环管试验确定粗骨料膏体充填料浆管道输送参数

以粗骨料膏体充填料浆管道输送为研究背景,基于环管试验测试了不同质量浓度、不同灰砂比、不同充填流量、不同管径条件下的粗骨料膏体管道输送阻力;分析了影响粗骨料膏体充填料浆管道输送阻力的影响因素;最终依据矿山实际生产现状,结合环管试验结果,确定最佳的粗骨料膏体充填参数为:输送能力90m3/h、膏体充填料浆质量浓度80%、灰砂比1∶10~1∶6、输送管径Φ165×12、输送流速1.6m/s。从而为矿山粗骨料膏体充填系统设计及管道输送系统设计提供可靠的数据支撑。

基于半工业环管试验的某煤矿膏体充填管道输送性能研究

为保障煤矿膏体充填料浆在管道内的顺利输送,通过半工业环管试验探究了-5 mm煤矸石,添加粉煤灰、水泥、水所组成的充填材料在输送过程中的管道阻力。根据充填材料流动性试验,确定用浓度为78%、粉煤灰掺入量为10%(占煤矸石的质量比10%)的膏体料浆进行半工业环管试验,测试了其在不同流量(流速)下的管道输送阻力。试验结果表明,料浆管道沿程阻力损失随流量(流速)的增大而增大,且呈正相关关系,符合宾汉流体模型;弯管段的阻力损失是直管段的2~5倍。因此,在工程应用中可通过适当降低流速、减少弯管的使用,来降低管道内部压力,减少管道的磨损。本研究为煤矿膏体充填管道输送系统的合理设计及优化布置提供了理论支撑。

武山铜矿全尾砂胶结充填环管试验

在充填系统中,管道输送系统是关键环节。阻力损失作为重要的管道输送参数,直接影响到充填系统的设计与工程应用。因此,针对武山铜矿充填料浆高浓度(膏体)泵送的阻力损失情况,展开相关的环管试验是非常有必要的。本次环管试验的目的是测试试料浆在管径为50mm、在不同流速情况下,得出直管段的压力损失,进一步分析研究武山铜矿全尾砂膏体输送性能。为后续的膏体充填的参数选取奠定扎实的基础。

基于环管试验的尾矿水力输送性能研究

通过对尾砂的物化性质进行分析、浆体沉降试验、尾砂水下安息角与滑动角的测量,以及料浆流变性能的研究,并基于环管试验模拟尾矿输送过程,对四川某铁矿全尾砂进行水力输送试验研究,确定尾矿管道输送参数,并验证该尾砂的输送可行性。结果表明:尾砂级配良好,物质组成稳定,可用于正常管道输送;当料浆质量浓度小于56%时,沉降速度主要取决于料浆的质量浓度,当料浆质量浓度大于56%时,其沉降效果不仅受料浆质量浓度的影响,还可能与尾砂粒径级配等多因素有关;该尾矿浆的屈服应力较大,动力黏度系数较小,7种质量浓度(40%、44%、48%、52%、56%、60%、64%)的料浆测量得出的安息角最小值为12°,滑动角最小值为21°,推荐管道坡度应设置在10°以下;在不同管径(Φ125 mm、Φ140 mm、Φ180 mm)下,推荐管道输送流速为2 m/s。研究结果可为矿山尾矿管道输送设计提供参考依据。