矿山充填料管道挤压输送计算机模拟

为了研究矿山充填料管道挤压输送料浆的运动规律,在假定挤压输送设备活塞由曲柄连杆机构驱动的条件下,推导出活塞位移呈三角函数形式的料浆运动相关方程,以及在挤压输送设备作用下,入口管道和出口管道内料浆的8种运动状态的速度和加速度计算公式。运用计算机模拟管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等不同时,管道内料浆的流动规律。研究结果表明：挤压输送的起始条件仅对前几个周期内料浆的运动有影响;调整充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和安装位置（入口管道长度）等其中的任何1个参数,对管道内料浆的流动状态均会产生影响,但对于给定的充填管路和充填料浆,总能找到使入口管路和出口管路内料浆的流动速度大于0m／s的相关参数,实现充填料浆挤压输送。     

基于流体力学理论的全尾砂浆管道输送流变性能

为研究充填料浆流变性能,利用流体力学原理,通过L型管道自流输送实验对其在管道中流动的力学特性进行了分析. 结果表明:料浆浓度、流量和管径对料浆管输阻力和充填倍线大小的作用程度不同,其中料浆浓度影响尤为显著. 在能够实现自流输送的充填倍线合理条件下,采场充填时,当结合充填能力确定流量和管径后,可通过充填站调节制浆浓度以使充填材料在管道输送、采场中沉降、抗离析、脱排水、固结硬化和力学性能等方面表现良好.     

基于Fluent的分级尾砂料浆满管流输送技术

 针对某矿山分级尾砂充填料浆自由下落对管道产生严重磨损的现状,引入分级尾砂料浆满管流输送技术。基于Fluent软件,并结合运用工程流体力学和深井管道输送相关理论,对不同充填倍线条件下的分级尾砂料浆满管流输送的工作特性进行了数值分析。结果表明,满管流输送相对于自由下落系统可以大大降低料浆对管道的冲击磨损和管道所受的压力,且分级尾砂满管流输送系统的管道出口压力随充填倍线的增大而减小,系统总压力基本保持不变;管径的变化对充填料浆的水力坡度具有很大影响,变径管措施有助于深井充填中实现满管流输送;当充填倍线N=6.0时,该矿山分级尾砂在实现满管流输送的同时,弯管处压力损失达到最小值0.247 MPa。     

充填料浆沉降规律研究及输送可行性分析

通过分析充填料浆在管道自流输送系统中的运动形式与充填骨料固体颗粒的沉降规律,得知充填料浆能否稳定地输送到采空区跟输送速度及水平管道的长度有关。结合孙村煤矿的煤矸石似膏体充填料浆的特点,利用Fluent流体分析软件对料浆的管道输送过程进行了模拟,并从理论上分析了以煤矸石作为主要骨料的似膏体利用管道自流输送的可行性。模拟分析表明,料浆的自流压差能够克服在管道自流输送过程中的沿程阻力损失,并且在3.82m/s的水平管道输送速度下,料浆垂直脉动速度分量38.3cm/s大于煤矸石的干涉沉降速度0.99cm/s,因此,似膏体能够自流输送到采空区。     

充填料浆L型管道自流输送模拟试验分析

为掌握不同配方及浓度的充填料浆的输送特性及可实现的自流充填倍线,以为提高充填管网设计的可靠性提供设计依据,采用L型管道自流输送的方法,结合现场工业生产开展实验方案设计,进行了不同浓度及配比条件下的充填料浆的流变参数测试,并分析了不同配比及浓度料浆的流变性能指标及充填倍线的变化规律。结果表明:同等可比条件下,浓度或配比较高的充填料浆具有较强的粘聚性,其剪切应力较大,稀释后其相关指标大幅降低,当料浆浓度很低时,可实现自流输送的充填倍线大幅增大。研究结果可为充填工艺中的管网布置和优化提供理论依据。     

金川镍矿西二采区细砂管道泵送系统设计与试验

为解决金川Ⅲ矿区矿体埋藏浅,充填倍线高,细砂管道自流输送困难等问题.根据西二采场的充填倍线,并考虑到弯管、岔道负压区局部阻力,确定了加压输送能力和出口泵压力.在此基础上,确定了液压系统额定工作压力和配套充填管径,选择了配套泥浆泵和电动机.然后,在地表开展了料浆浓度泵送充填试验.结果表明,加压泵性能完全满足料浆输送要求.最后在井下开展泵送充填工业试验,结果表明,泵压输送充填浆体在进路中流动良好,料浆接顶满足充填采矿要求,充填体3d、7d和28d强度均达到设计要求.该充填系统已在金川西二采区实现了工业化应用.     

基于Fluent的充填料浆管道输送阻力模拟

 为了解高浓度浆体的流动特性, 结合流体动力学的理论和充填浆体的特点, 对充填浆体在不离析的条件下做流体质点、均质性和连续性的假设, 建立充填浆体管道输送的数学模型。结合某矿山工业试验的结果, 运用Fluent 软件对浆体管道输送进行了阻力数值模拟, 通过模拟与实测结果的对比可看出, 两者误差在5%左右, 得出了浆体流速与沿程阻力损失之间的关系方程, 进而运用此模型计算得到该浆体管输自流的速度区间1.82～2.23 m/s。利用数值模拟结果可以为充填系统管路的设计提供依据, 也可用来指导矿山的实际生产, 具有很好的实用价值和推广意义。     

高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型

 为准确计算某矿山高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力损失,在固-液两相流理论的基础上,综合全尾砂充填料浆管道输送阻力影响因素,通过因次分析法构建高浓度超细全尾砂充填料浆管道输送阻力模型。运用计算流体动力学方法（CFD）研究充填料浆体积浓度、流速、管道直径、固体混合料密度等因素对管道输送阻力的影响,得到360 组管道阻力损失值;采用最小二乘法回归计算管道输送阻力模型系数,并抽取4 组常用工况点对计算模型进行误差分析,根据回归系数显著性检验方法,得到各因素的影响程度关系。计算模型结果与泵送环管实验的误差在5%左右,能满足本矿山充填系统设计需要。     

水力充填管道挤压输送方法试验研究

针对矿山充填料自流输送和传统的膏体泵送方法存在的问题,研究了一种利用机械力和浆体重力的挤压输送充填料的新方法,其思路是在井下充填管道中安装不同于传统正排量泵的挤压输送设备,使高浓度/膏体充填料浆在挤压输送设备的机械力和重力作用下,沿充填输送管道流至采空区.采用理论分析与实验的方法,研究了挤压输送方法的原理.研究结果证明,挤压输送方法原理可行,它利用了矿山充填特有的垂直管道和其内的充填料浆自重以及浆体的屈服应力,使得挤压输送设备无分配阀,因而输送设备结构简单,易磨损件少,是一种除自流输送和传统泵压输送方法之外,投资省、运行成本低的第3种水力充填输送方法.图6,表1,参17.     

桃山三井胶结充填管输系统试验研究

为了解决桃山三井工作面充填开采过程中出现的堵管以及管道的高磨损率等问题,运用流体力学和采煤学,结合该工作面的实际情况,采用自流+泵送的管道输送技术进行了工业试验,并利用ANSYS模拟分析了在工业既定速度2.0 m/s时不同料浆浓度、管径对全程管压的影响。模拟结果表明:在既定输送速度下,管压在合理的可控范围内且易于输送时的充填料浆浓度、管径取值范围分别为52%,140~180 mm时,此时的输送管压分别为134.561 kPa,130.053~138.759 kPa;利用模拟结果进行料浆输送的工业试验结果表明,堵管、管道磨损得到了解决,充填开采取得良好的效果,有效地控制了顶底板的变形,降低了顶板的下沉量,减少对环境的破坏,同时也表明该管输系统是一种"安全、经济、环保、可靠"的充填采煤系统,为该矿以及类似条件下的矿山充填开采提供了借鉴作用。     

基于海底开采的高倍线强阻力充填技术

 三山岛金矿新立矿区西南部矿体属海底开采,海底充填倍线达13,水平输送距离超过2000 m,属于高倍线强阻力输送充填料浆。为了解决充填料浆输送距离长、倍线高、输送阻力大等技术难题,进行了分级尾砂物化性能测试,充填骨料配比试验,管道输送阻力模拟等研究。研究结果表明,分级尾砂颗粒较粗,脱水性好,但是在输送过程中易沉降;添加细颗粒,能改善分级尾砂的流动性;推荐料浆配比为1：6~1：8,料浆输送质量分数为72%。通过充填料浆环管阻力输送试验和理论计算,得出料浆最大输送阻力为9MPa,除去自重水力压头,需加泵压6 MPa。工业应用结果表明,分级尾砂高倍线充填是可行的,为海底矿床安全开采提供了保障,实现了高倍线充填海底矿床。     

超细全尾砂似膏体长距离自流输送的时变特性

基于H-B流变模型和絮网结构理论,构建了考虑时变性的超细全尾砂似膏体流变模型,探究超细全尾砂似膏体长距离管道自流输送过程中的时变特性,推导了相应的管输阻力计算公式.以某深井铁矿质量分数为68%的超细全尾砂似膏体为例,进行了室内剪切试验和管输阻力计算.结果表明:不同剪切速率下的超细全尾砂似膏体表现出剪切稀化的时变特性,且剪切速率越大,达到平衡状态的时间越短,黏度值越低.在流量为80 m3/h时,管输阻力经225 s降至稳定状态的5.03 M Pa/km,为初始阻力的50.6%.超细全尾砂似膏体长距离自流输送过程中,以稳定状态的阻力损失进行计算更为经济合理.     

剥离涂层下的埋地管线钢腐蚀研究进展与展望

 管线钢作为石油、天然气集输和煤炭、建材浆体输送的长输管,在现代长输工业中具有不可替代的地位。现代管线钢多采用涂层作为外防腐措施,在埋地安装和使用过程不可避免地因外力作用破损形成剥离区,由于电解质渗入和长期的化学和电化学演变,形成剥离涂层下特有的腐蚀体系,可加速折损管线钢的服役寿命,给生产生活带来极大的潜在危险。因此,剥离涂层下的管线钢腐蚀,是国内外腐蚀领域学者研究的最重点和最前沿课题之一。本文结合近年国内外的研究成果,对剥离体系的研究方法、经典理论、影响因素和研究进展进行总结综述。同时针对既有不足,对未来的研究工作进行展望。     

充填系统稳定性评价指标体系构建及定量分析

 充填采矿法广泛应用于深部矿产资源的开发过程中,而充填系统作为充填法开采的重要组成部分,是由许多子系统构成的复杂系统,其稳定性影响因素具有模糊性和随机性。本文引用层次分析法,从原料供给系统、浆体制备系统、浆体输送系统、采区系统及其他因素这5个方面对其影响因素进行定量分析。结果表明,防管道磨损技术、防堵爆管方式、充填料浆配合比、减压方式、充填料浆浓度、充填料浆坍落度、胶凝剂等对充填系统稳定性的影响最大。     

超大能力超细全尾砂超长距离管道自流输送技术

 为解决司家营铁矿超大能力超细全尾砂超长距离管道自流输送难题, 在研究超细全尾砂管道自流输送、骨料颗粒沉降堵管及管道沿程阻力损失特性的基础上, 利用Fluent 软件对超细全尾砂超长距离大管径的自流输送特性进行分析。结果表明:超细粒径全尾砂易于悬浮, 大管径输送可有效降低沿程阻力损失。工作流速为2.95 m·s^-1、管道内径为155 mm 的超细全尾砂浆体的垂直脉动速度分量S_v=0.24 cm·s^-1远大于尾砂的干涉沉降速度0.034 cm·s^-1, 最大允许充填倍线N_max高达10.6, 充填料浆可均匀悬浮顺利自流至采空区。