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。     

充填工艺技改初探

针对高峰公司矿山充填系统中存在输送管道长、弯道和接头多的问题,对输送管道进行了重新布置,并改进了弯管的结构,从而缩短了充填料浆的输送距离,提高弯管的使用寿命.以试块单轴抗压强度为评价指标,对充填料进行了配比试验,从而确定了合理的充填料配比及有关技术参数.     

高浓度尾砂全水速凝充填技术的试验研究

本文通过对放砂局部流态化、高浓度尾砂 (全尾砂 )全水速凝充填料浆流变特性的研究 ,实现了立式砂仓高浓度放砂 ,管道自流高浓度尾砂 (全尾砂 )全水速凝充填。     

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。     

计算流体力学在充填料浆管道输送模拟分析的应用及研究发展方向

充填料浆的管道输送作为矿山充填的重要环节,直接影响着充填系统的效率,亟需新的研究手段对浆体管道输送试验方法进行探究.结合计算流体力学(CFD)在充填料浆管道输送分析的应用,介绍了 CFD技术的计算方法及流程;分析了近些年 CFD在充填料浆流动特性、管道输送特性及管网参数 优 化 等 方 面 的 研 究 现 状 及 应 用 难 点;认 为 目 前CFD应用于膏体输送存在复杂管道输送系统建模和网格划分困难、无法进行料浆输送过程的微观机理研究、料浆输送参数选择困难等问题;对 CFD 应用于充填料浆输送模拟分析的研究发展趋势进行了探讨,认为提高计算精度和工业化应用将成为 CFD在充填领域应用的主要研究方向.     

某铜矿充填料浆L型管道自流输送研究

为了研究分析四川某铜矿充填料浆的输送性能,为矿山充填管网系统设计选型提供理论计算依据,试验选取尾矿库尾砂和普通硅酸盐水泥作胶结充填材料,对不同配比、不同浓度的充填料浆进行L型管道输送模拟试验。通过试验研究得到了管道各组段料浆流动性的技术参数,包括屈服剪切应力值和黏滞系数等。通过理论计算确定了不同料浆流量、输送管径情况下产生的管道单位长度流动阻力和允许的充填倍线,最后综合分析研究了流变参数、黏性系数、充填料浆输送流速及输送管道直径对流动阻力和充填倍线的影响。     

变径满管流系统垂直管道最大安全高度的确定

深井充填管道充填料浆自由下落会对管道产生严重的破坏,而满管流输送可以大大降低料浆对管道的冲击磨损和管道所受的压力.理论分析与研究表明,管径的变化对充填料浆的水力坡度具有很大影响,因此采用变径管有助于深井充填实现满管流输送.在深入分析变径满管流输送系统水平管部分料浆压头损失的系统曲线和垂直管能量的"泵"曲线的基础上,从理论角度得出了满管流系统垂直管道最大安全高度,进一步从管道额定压力角度综合分析得出了垂直管道极限高度的计算公式,为深井矿山充填系统的设计提供了理论依据.     

全尾砂高水速凝充填材料特性的研究

全尾砂高水速凝充填技术是一项新近发展起来的充填技术。通过室内试验，研究了全尾砂高水速凝充填材料的基本特性，如充填料浆的自然沉降及原因特性、充填体强度特性和充填体风化特性等。研究结果对全尾砂高水速凝充填技术的应用具有一定的指导意义。     

细粒尾矿充填料浆的流变性及充填能力研究

以某铁矿细粒尾矿为充填骨料,系统研究了不同浓度充填料浆的塌落度和流动性变化规律,测定了不同浓度充填料浆的粘度和屈服应力。研究结果表明,料浆浓度是影响料浆流动性的关键因素,料浆存在一个临界浓度,料浆浓度大于该临界浓度后,其流动性会急剧降低。对于所用细粒尾矿充填料浆而言,其临界浓度为63%左右;为了保证料浆的流动性,充填料浆浓度应控制在63%以下。采用宾汉姆流体理论,计算了不同浓度充填料浆的管道输送阻力损失及在不同管径下的输送能力。结果表明,在相同充填倍线下,料浆浓度和充填管道直径是影响充填能力和流动速度的主要因素;为保证不同浓度料浆的充填能力,应选择适宜的充填管道直径。     

凡口铅锌矿高浓度尾砂充填材料特性试验研究

针对凡口铅锌矿目前充填浓度低,生产成本高,尾砂利用率不足等问题,研究了不同充填材料的配比参数,分析了不同条件下料浆流动性变化规律和管道输送阻力特性。结果表明,为满足采场机械化开采需要,采场浇面充填宜选择分级尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为76%,充填体强度R3≥3.0 MPa;非浇面充填可选择混合尾砂作为骨料,灰砂比为1∶4,质量分数为70%,充填体强度R28≥3.0 MPa。充填料浆采用内径130 mm管道输送,流量为60 m~3/h时,分级尾砂料浆和混合尾砂料浆管道输送阻力分别为1.77 MPa/km和1.97 MPa/km。基于矿山现有充填管网系统及管道参数,采用高质量分数充填时,管网系统充填倍线均小于料浆自流充填倍线,均可实现自流输送。     

高水速凝尾砂胶结充填工艺在凡口铅锌矿的试验及应用

本文介绍了高水速凝尾砂胶结充填工艺在凡口铅锌矿的试验研究及应用,并分析了该充填工艺的应用效果和影响充填质量的因素,提出了一些有待进一步探讨的问题.该充填工艺与传统的尾砂胶结充填相比,克服了采场充填脱水、漏浆、充填接顶差等方面的问题,而且降低了充填成本,提高尾砂利用率,缩短了作业循环时间,因而具有较好的经济效益和社会效益.     

城郊煤矿超高水材料充填系统设计研究与应用

 为了解放老城区建下压煤,城郊煤矿引进超高水材料充填开采技术,在C2401工作面实施充填开采试验。根据井下实际条件,设计出合理的充填系统,系统生产能力可达280m3/h。经过多次充填实验,结果表明：充填系统操作简便,生产能力大,上料、制浆、输送系统间配合正常,能够实现浆液的连续生产、输送;超高水材料浆液流动性好,适合长距离管路输送,且充后管路易处理;超高水材料充填开采技术是一种新型先进的充填技术,设备初期投资较低,机械化程度高。     

超高水材料充填开采技术研究

针对超高水材料性能差、充填体密实程度低、充填工艺系统复杂等问题,以田庄煤矿超高水材料充填开采为工程背景,研究了不同外加剂掺量对超高水材料的影响,分析了超高水材料蠕变性能,改进了充填系统和工艺,并开展了工业性试验和效果分析。结果表明:随AA外加剂掺量增加,浆液流动性能变差,泌水率降低,单轴抗压强度逐渐增加,28d强度最大可达0.90 MPa;在6.5 MPa压力作用下封闭的超高水材料应变仅为6.02×10~(-3),超高水材料可视为不可压缩体;充填工艺系统简洁、高效、稳定,实现了精准自动化操作和半连续制浆、连续放浆的工艺,满足了工作面的快速回采和充填要求;超高水材料性能好、充填体密实度高、接顶充分,达到了显著的地表沉降控制效果,实现了煤炭资源的绿色开采。     

矿渣粉掺量对高水材料物理力学性能的影响研究

为了降低高水材料充填体成本、提高充填体强度,并有效开发利用矿山工业固体废弃物,开展了掺入有活性成分的矿渣粉对高水材料浆液和充填体物理力学性能及晶体微观结构影响的试验研究。结果表明,随着矿渣粉掺量增加,浆液初凝时间缩短,试件的含水率降低、容重增大,且含水率与峰值抗压强度及容重与峰值抗压强度均具有较好的二次相关关系;随着矿渣粉掺量的增加,试件的峰值抗压强度与残余强度均先减小后增大,掺量为10%时,峰值抗压强度与残余强度均达最小值;从材料的微观结构可以看出,矿渣粉的掺入促进了钙矾石晶体和硅酸钙凝胶的生长发育,改变了晶体发育形貌及网状结构形态。在试验掺量范围内,掺加20%的矿渣粉可使试件晶体空间网状结构最为致密,在宏观上表现为峰值抗压强度达最大值。     

下向进路高水固结尾砂充填试验研究

根据焦家金矿的具体条件，在大量试验的基础上，论述了下向进路高水团结尾砂充填体配合比的最佳范围、充填体承载层所需强度、所采用的充填工艺及充填试验效果，并对该试验提出了建议。     

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。     

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。     

硫化钠对某铅锌矿充填膏体凝结性能的影响

某铅锌矿全尾砂膏体充填料浆水化凝结迟缓,严重影响充填作业进程;同时粗骨料充填浆体容易出现骨料下沉而导致的浆体离析现象,严重影响充填浆体的质量。通过建立骨料在浆体中的力学模型,研究硫化钠掺入某铅锌矿全尾砂膏体料浆后对其水化凝结性能的影响。先将硝酸锌按照不同的比例掺入全尾砂膏体混合料浆,经过试验发现全尾砂中的锌离子对料浆的凝结起到了延缓作用。在此基础上,通过掺入不同比例的硫化钠配制膏体料浆,观察到硫化钠对料浆具有促凝的效果,并且随着硫化钠添加量的增加,膏体料浆初凝时间近似地呈线性递减规律。同样硫化钠的加入增加了膏体凝结后试块的7、14、28 d强度,得到膏体凝结试块最大强度下硫化钠的添加量范围为1%～1.5%。分析得出：硫化钠中的硫离子结合了料浆中大量的锌离子形成硫化锌沉淀,硫离子水解创造的碱性料浆环境共同促进了膏体的水化和凝结进程。     

超高水材料分段开放式充填开采研究

超高水材料充填工艺是近年来发展较快的一种“三下”充填开采工艺。通过对超高水材料性能的研究及总结近年来在多个煤矿中的试验和应用所取得的经验,针对新光集团刘东煤矿煤层倾角较大的情况,提出了超高水材料预留煤柱分段开放式充填开采。通过留设煤柱和构筑隔离墙的方法隔离采空区,形成一个封闭的空间,对采空区进行充填,超高水材料浆液的高流动性可使其自行流入“采空”空间,并在短时间内凝结,通过固结体与垮矸形成的结构体控制上覆岩层活动,从而达到减缓地面沉降的目的。结果表明：在复杂的地质条件下,分段开放式充填工艺为超高水材料充填开采带来了更大的灵活性,使其具有了更广泛的应用空间。     

河北某铁矿充填挡墙快速砌筑工艺

根据河北某铁矿井下生产技术和充填方式,对原有空心砖砌筑充填挡墙进行工艺改造。采用编织袋填装充填料浆代替空心砖,通过力学分析以及厚度计算确定一次充填高度和挡墙厚度,形成一套完整的充填挡墙快速砌筑工艺。生产实践表明：编织袋填装充填料浆砌筑充填挡墙墙体厚度2.5 m时即可满足生产要求,且滤水性能优于空心砖砌筑的充填挡墙,充填效率提高、充填体强度增加。