高浓度全尾砂浆大垂高长距离管道输送阻力计算与工程实践

甲玛矿选矿厂至充填站的尾砂浆输送工况为向上垂直高度398 m、距离2.2 km，属于国内罕见的大垂高、长距离输送范畴，技术上存在较大难度，准确确定浆体管道输送沿程阻力损失是进行管道输送系统设计的关键。为克服目前采用环管试验测定管道沿程阻力损失方法耗时耗力、成本高的问题，首先采用旋转式流变仪测定了甲玛矿高浓度尾砂浆的流变参数，通过数据拟合确定了尾砂浆浓度在64%～68%时，其流变特性符合宾汉姆（Bingham）流体模型。其次利用该模型，结合白金汉（Buckingham）定理，在理论上推导了管流沿程阻力损失理论公式，并对甲玛矿不同浓度尾砂浆体管道输送沿程阻力损失进行了计算，论证了甲玛矿隔膜泵额定泵送压力为9 MPa时可满足泵送要求。最后通过对甲玛矿充填系统尾砂供料隔膜泵实际运行出口压力监测，并与理论计算结果进行了对比。研究结果表明，采用该计算模型对甲玛矿高浓度全尾砂浆输送具有很好的适用性，为管道输送设计提供了理论依据，对类似矿山具有重要借鉴意义。     

矿山充填尾砂型料的横压成型工艺及模具设计

国家自然科学基金资助项目“浆体管道输送尾砂型料的理论研究及矿山充填的技术创新”提出了“尾砂型料砂浆管道输送和砂浆胶结尾砂型料砖垒式矿山充填”的新概念，这是型料管道输送技术在充填采矿法方面一个突破性的应用，它的思路是将散粒体尾砂压制成为具有一定形状和强度的防水耐磨的密实体型料，然后注入水力输送管道，以掺有胶结材料的尾砂料浆为载流体，泵送到矿山采空区以实现输送浓度高、充填强度高的砖垒式胶结充填。     

砂浆管道输送尾砂柱状型料的矿山充填研究

本文讨论了尾砂型料在砂浆管道中的流动模型和砂浆胶结尾砂型料充填体的力学性能,从而全面阐述了尾砂型料的砂浆管道输送及砂浆胶结尾砂型料的矿山充填的新概念。     

极细全尾砂胶结充填参数优化的试验研究

针对极细全尾砂胶结充填的充填体强度低、胶凝材料消耗量大等问题,以某矿山为实例,通过细粒全尾砂性能评价、自然沉降试验、塌落度试验、配比强度试验和自流输送试验及计算和分析,获得了最佳的充填技术参数。试验结果表明:全尾砂浆沉降24h后其最大浓度为73.4%,仅靠自然沉降无法满足矿山连续充填作业的要求。当全尾砂浓度为78%以上时,难于实现自流输送。为全尾砂浆浓度为74%～76%、料浆流量为150m~3/h、管道内径为150mm时,管内料浆流速为2.36m/s,管道输送阻力为2.1kPa/m～4.4kPa/m,可实现自流输送的充填倍线为4～11。当全尾砂浆浓度为76%、灰砂比1∶4～1∶8时,充填试块60d的强度为1.78MPa～3.62MPa,可满足矿山采空区充填的强度要求。     

高浓度胶结充填料管道水力输送

本文论述了金川镍矿的试验研究成果。查明用-3毫米戈壁集料破碎砂和水泥配制成高浓度(重量浓度77％)砂浆,借助砂浆的自然压头,通过管道输送到井下,可以满足设计对充填体强度和输送稳定性的要求。通过对砂浆制备站工艺流程的模拟试验,为充填系统的监测和自动控制提供了依据。根据130多次室内半工业性管道输送试验资料,推导出计算水力坡度的经验公式,其平均误差小于10％。用该公式对所收集到的14种不同物料管道水力输送的454组参数和实测值,进行运算和比较,其平均误差为13.6％,证明该公式适用范围广,误差小,比目前所见的经验公式更为准确。此外,文中提出了临界流态浓度的新概念和高浓度的含义。并且发现:在高浓度砂浆管道输送条件下,临界流速已无关紧要;水力坡度与流速之间的变化关系,随着浓度的不断提高而可以看出砂浆的流动状态已从近似牛顿流体变为非牛顿流体而接近于塑性体;而且水力坡度与浓度之间的变化与通常熟知的线性函数关系绝然不同,而是按照高次幂函数关系变化的。     

会泽麒麟厂急倾斜矿体粗粒级水砂充填管道水力输送试验

本文首先简要介绍了粗粒级水砂充填管道水力输送在国内外的应用情况;接着介绍了本试验所使用的充填料的物理性能;随后着重介绍了麒麟厂的管道水力输送试验、输送管道磨损的测定,得出了沿程阻力损失计算公式;最后提出了粗粒级水砂充填管道水力输送的运动规律及用粗粒级物料作充填料时,应满足的条件。     

大倍线自流充填技术在低品位铁矿的应用

矿山充填工程中,为解决充填料浆的长距离管道输送难题,达到自流输送的目的,采用充填管道优选及料浆输送浓度优化的方法,经材质对比分析后选用轻质低阻管道,在适当降低浓度的条件下实现了料浆长距离管道自流输送。结果表明,与正常浓度相比,适当将料浆浓度降低1～2个百分点后在低阻管道中达到了大倍线(η>9)自流输送的理想效果,充入空区后形成的充填体流平性好,未曾出现明显的离析现象,且强度可满足开采技术所需。     

水砂充填砂浆制备与输送技术新进展

砂浆制备与管道输送是水砂充填的重要工艺环节。本文分析了常规砂浆制备与输送技术存在的弊病，详细论述了混料仓式自动化、机械化、管道化的砂浆制备与输送新技术。并对这一技术的生产应用情况进行了介绍．     

矿山充填尾砂型料的模压成型工艺及模具设计

国家自然科学基金资助项目“浆体管道输送尾砂型料的理论研究及矿山充填的技术创新”提基金项目:国家自然科学基金资助项目(59964002)。作者简介:刘书灵,男,1969年生,讲师。1990￣2000年于江西汽车天线厂模具分厂技术科从事产品和模具设计,2004年于原南方冶金学院机械设计与理论专业硕士研究生毕业后留校任教。出了“尾砂型料砂浆管道输送和砂浆胶结尾砂型料砖垒式矿山充填”的新概念[1],这是型料管道输送技术在充填采矿法方面一个突破性的应用,它的思路是将散粒体尾砂压制成为具有一定形状和强度的防水耐磨的密实体型料,然后注入水力输送管…     

矿浆管道输送尾砂型料的构思与设计

围绕物料管道输送技术和矿山尾砂充填工艺的创新 ,提出砂浆管道输送尾砂柱状型料的概念 ,并就型料管道的水力学原理、管道工程系统的设计和型料成型的方法展开分析和讨论。     

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。     

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。     

高浓度分级尾砂充填料浆管输阻力影响因素研究与分析

为了研究高浓度分级尾砂充填料浆管输沿程阻力,先测定分级尾砂的物理化学性质;通过工业管输试验,测出不同浓度、流量、灰砂比条件下的充填料浆的管输沿程阻力,以水平管和斜管的管输沿程阻力为例,分析了充填管道阻力与流量、浓度、灰砂比之间的变化规律;用多因素正交试验得出管输阻力影响因素间的主次关系,得出井下不同充填条件下的最优参数,试验方法及结果对矿山实际充填生产具有较好的指导意义。     

大尹格庄金矿全尾砂自流输送试验研究

大尹格庄金矿为全面推广全尾砂充填工艺,需测定全尾砂充填料浆的自流输送参数,通过流变仪只能测定低浓度料浆,还需进一步测定高浓度料浆的参数。借助环形管道输送系统,共进行全尾砂、灰砂比1∶6和灰砂比1∶10三个高浓度关键组方的12组输送试验,获取了各组方流变参数。综合流变仪和环管测定结果,计算出各类料浆的最大允许充填倍线,分别确定了新增1、2号矿体充填管路各类型充填料浆的最大充填浓度,为现场工业试验提供了依据。     

鑫汇公司矿山充填管路流态监控与灾害预防系统

在矿山井下充填采用高浓度浆料管路输送和快硬高强胶凝材料胶结充填已成发展趋势情况下,管路输送系统的安全监控就成为最为关切的问题。本文介绍的矿山充填管路流态监控与灾害预防系统,通过运用管路压力感应关键设备仪器,计算机、通讯、图像处理和网络技术,将远程图像监控和报警联网系统有机的结合,有效的实施监控管路的运行状况,大大降低了充填管路的堵塞率,对促进安全生产、及时处理事故有重大意义。     

深井矿山高浓度充填料浆自流输送管道磨损研究

为研究深井矿山高浓度充填料浆自流输送管道磨损情况,从速度、动量和能量守恒角度分析了深井矿山自流输送充填料浆运动机理、管道破坏机理和管道磨损机理,得出了充填料浆特性、充填钻孔、管道材质、充填倍线与自流充填管道磨损影响因素之间的关系。通过ANSYS FLUENT三维数值模拟结果和矿山实际管壁监测结果,研究了水平管和弯管的管道易磨损位置,提出了深井矿山自流充填管道降低磨损的技术方法,为矿山深井高浓度自流充填系统的持续、安全、稳定和高效运行提供了重要的技术支持。     

戈壁集料自流输送试验研究

为了研究以戈壁集料为主体的充填料浆的自流输送特性,以戈壁集料、粉煤灰、水泥为充填材料配制成料浆,对充填料浆进行了L型管道输送试验,通过管道输送阻力损失及充填倍线分析,结合矿山的实际情况,推荐了满足自流输送要求的充填配比。研究结果可以为矿山充填设计提供理论依据。     

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。     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

新型胶凝材料的流动性试验研究

为了检验开发的新型胶凝材料充填料浆的流动性,开展了不同胶砂比和不同质量浓度的全尾砂充填料浆的塌落度、稠度和分层度的试验。试验结果表明,在相同胶砂比、相同质量浓度条件下,新型胶凝材料充填料浆与32.5#水泥充填料浆的流动性相差不大;新型胶凝材料充填料浆能满足管道输送的要求;该新型胶凝材料对全尾砂的固结效果远远超过了水泥。