深井似膏体充填管道输送特性研究

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煤矿膏体充填管道输送技术条件6-6

5 管道输送系统组
主要由地面充填管道、充填钻孔立管、充填干线管道系统、充填工作面管道系统、回水管道和管道压力在线监测系统等组成。 5.1 地面充填管道
布置在地面充填泵出口与充填钻孔之间的管道，安设一个放气孔和一个监测泄浆阀。 5.2 充填钻孔立管
地面充填管道与井下充填干线管道之间的管道，充填钻孔立管应满足以下技术要求： a) 立管的安装倾斜度应小于 3‰； b) 应采取固管措施； c) 立管和孔底弯管内壁应含耐磨层。 5.3 充填干线管道系统钻孔立管与充填工作面管道之间的连接管道，充填干线管道系统由充填干线管、保障阀、监测泄浆阀、伸缩阀等其它辅助配件组成，其中，保障阀应至少布置 2 台，1 台布置在充填钻孔立管底，1 台布置工作面切眼以外；监测泄浆阀每 150m-200m 布置 1 台，安装位置尽量选择在巷道低洼段；伸缩阀宜配合监测泄浆阀位置安装，巷道变坡点前后可适当安装。平行充填干线管道布置 1 路液压系统供液管道。充填干线管道系统的组成如图 1 所示。
2
管道系统的组成如图 2 所示
Q/ZBM 0002—2016
1—布料阀；2—万向节；3—充填工作面直管图2 充填工作面管道系统布置示意图
5.5 工作面回水管道工作面充填管和沉淀池之间的管道，用于将清洗充填管道的尾料排放到沉淀池。
5.6 管道压力在线监测系统
管道压力在线监测系统由井上监测服务器客户端、井下监测主站与若干个井下监测分站传感器组成。井上监测服务器客户端采用光纤接口，办公局域网用户通过电话线、光纤或以太环网方式接入井上监测服务器；井下监测主站将井下监测分站传感器巡测数据上传井上监测服务器；一个井下监测分站传感器对应膏体充填管道上的一个监测泄浆阀压力测点。管道压力在线监测系统的组成如图 3 所示。

深井充填管道系统关键技术探讨

深井充填管道系统关键技术探讨赵彬，徐克创中国五矿集团公司五矿勘查开发有限公司，北京，100044摘要：为了获得稳定的深井充填管道系统，对管道磨损机理、堵爆管机理及防治技术措施进行深入研究。

结果表明，竖直管道非满管流是造成管道磨损的重要原因，且空气与料浆交界面处磨损最为严重；固体物料颗粒垂直脉动速度分量小于固粒的干涉沉降速度是导致堵管的必备前提，由于管道某部位瞬时淤塞而引发上游浆体产生压力波水击和竖直管道与水平管道连接处因速度变化形成负压而产生的真空弥合水击极易导致爆管。

同时，提出变径满管流输送技术等7种降低磨损技术和高分子溶液减阻等7种减阻技术。

关键词：深井充填管道；磨损机理；堵爆管机理；降低磨损；减阻技术中图分类号： TD235.4 文献标识码：A 文章编号：0 引言随着浅部资源的逐渐枯竭和深部资源勘探力度的加强，我国将步入深井开采国家行列，如胶东新城、夏甸等几个百吨以上的大型金矿都是在500m 以下的第二富集带，山东新矿集团孙村煤矿、安徽冬瓜山铜硫矿、甘肃金川镍矿等开采深度已经超过或接近1000m ，长江中下游近期勘探发现的泥河铁矿-650m 见矿，设计开采深度达1070m 。

充填采矿法能够有效解决深井岩爆、岩层冒落，地表尾砂、矸石废料堆放污染等问题，且提高深部资源回收率30%，已成为深井开采最安全、回采率最高、环保效益最强的方法[1-3]。

对于深井充填矿山而言，稳定的充填管道系统是必不可少的前提。

目前，我国面绝大多数深井开采矿山充填均采用管道自流输送技术，如金川镍矿、冬瓜山铜矿、开阳磷矿、孙村煤矿等。

由于深井充填垂深大、倍线小、管壁所承受的静压增大，管道磨损极为严重，管道强烈振动，甚至造成堵爆管现象[4-5]。

因此，研究深井充填管道的磨损和堵爆管机理，解决相应的技术难题，对于保证深井安全、经济、高效生产具有重要的理论意义和实际应用价值。

1 管道磨损机理及降低磨损技术充填管道主要包括充填钻孔内竖直管道和充填巷道内的水平管道。

膏体充填管道输送数值模拟与分析

Байду номын сангаас
１引言
少，充填体易于接顶，有利于采场稳定和采矿作业安全等等。但该技术方法也存在一些缺点，如充填系统投资高，充填倍线要求大或需大功率泵送设备，充填管道容易堵塞等等。。因此，如何克服以上缺点，既要避免高压带来的高流速造成对管道的
一
系列结果，符合科学基本规律，说明了该方法的科学性和有效性。关键词：体充填膏数值模拟阻力
文章编号：１Ｏ —４５（０６７Ｏ５一ＯＯ４０１２０）Ｏ一Ｏ７３中图分类号：ＴＤ２．８５６文献标识码：Ａ
冲击和磨损，又要避免压力小而流阻大造成的充填管道堵塞，最关键的问题就是要解决管道阻力损失
膏体充填技术自２０世纪８０年代初于德国普鲁萨格金属公司巴德格隆德（ａｕｄＢｄＧｒｎ）铅锌矿成
功试用后，相继在美国、加拿大、澳大利亚和南非
（ｎｒｌｏｔｉｅｓｔＣｅｔａＳｕｈＵｎｖｒｉｙ・Ｃｈｎｓａ４０８）ａｇｈ１０３
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｔｆｓ，ｔｅｂｓｃｃｒｕｔｎｅｏｈａｔａｋｉｉｇｔｃｎｌｇｎｒｄｃｄ，ｔｅｕｓｉｔｈａｉｉｃｍｓａｃｆｔｅｐｓｅｂｃｆｌｎｅｈｏｏｙｉｉｔｏｕｅｒｌｓｈｎｉｐｔｔｆｒｒｈａｉａａｙｉｐｏｅｓｏＯＴＲＡＮｏｗａｄｔｅｂｓｃｎｌｓｓｒｃｓｆＦＬＣＦＤ（ａｃｌｔｎｏｌｗｙａｃ）．Ａｔａｉｏｕｌｉｇｃｌｕａｉｆｆｏｏｄｎｍｉｓｓｓｆｂｉｎｂｄｕｉｉｇｍｏｅｓａｄｐｔｉｇｆｒｒｈａｉａｓｍｐｉｎ，ｉｔｔｎｎｌｚｈｌｗｉｇｉｈｉｅｗｉｐｐｐｎｄｌｎｕｔｏｗａｄｔｅｂｓｃｓｕｎｔｏｍｉａｅａｄａａｙｅｔｅｆｏｎｔｅｐｐｔｎｈＦＬＯＴＲＡＮＤｆｔｅＡＮＳｏｔｒ．Ａｔｌｓ，ｃａｇｏｄｆｔｅｆｗｒｐｒｍｅｅ，ｓａｔｔｅＦＬＣＦｏｈＹＳｓｆｗａｅｔｈｎｅｌａｓｏｈｌｏａａｔｒｔｒｈＯＴ— ａｏＲＡＮＤｇｉｎｅｅｉｓｏｅｕｔ，ｔｅｄｔｔｈｂｓｃｒｇｌｔｎｏｃｅｔａｈｏｉｓＣＦａａｎａｄｇｔａｓｒｅｆｒｓｌｓｈａａｍａｃａｉｅｕａｉｆｓｉｎｉｌｔｅｒｅ，ｗｈｃｏｃｉｈｓｏｈｃｅｃｎｆｅｔｖｎｓｆｔｉｍｅｈｄｈｗｓｔｅｓｉｎｅａｄｅｆｃｉｅｅｓｏｈｓｔｏ．Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ＰａｔａｋｉｉｇＮｕｒｃｌｉｌｔｎＲｅｉｔｎｅｓｅｂｃｆｌｌｎｍｅｉａｓｍｕａｉｏｓｓａｃ

深井充填管道输送系统优化研究

明显小于水平管段, 主要原因是垂直管段中料浆是重力流形态, 需要较小能量消耗。这样一来, 充填系统中的能量主要消耗在水平管段, 水平管段上分布的能量较高, 表现为压力较大, 水平管段容易出现爆管现象。
为了将大部分能量消耗分配到垂直管段, 必须优化垂直管段与水平管段的管径比, 使垂直管段管径小于水平管段。如图 5所示。由于垂直管段管径小, 流速较高, 垂直管段的沿程阻力损失系数将高于水平管段, 从而使水平管段的沿程阻力损失大幅度下降。同时, 整个系统的最大压力随之下降。
ISSN 1005- 2763 CN 43- 1215 /TD
矿业研究与开发第 28卷第 2期 M IN ING R & D, V o.l 28, N o. 2
2007年 4月 A pr. 2008
深井充填管道输送系统优化研究*
姚振巩 1, 2
( 1. 中南大学资源与安全工程学院, 湖南长沙 410083; 长沙矿山研究院, 湖南长沙 410012)
8
矿业研究与开发
2008, 28( 2)
流体脱离管道边界, 在重力作用下流速越来越快, 自由落体达到 Vm ax。水跃区液流在管道中翻滚, 管道会发生振动。
部转向深部的矿山, 矿体沿倾斜方向从地表向下分布连续的矿山。在倾斜方向上, 充填系统利用已经废弃的中段巷道, 形成多个台阶, 每一台阶的高度应尽可能降低。
图 2 空气交界面上下管道磨损对比
由此可见, 在深井充填中, 如何形成满管流状态对于防止钻孔磨损至关重要。
图 3 多台阶与单台阶管段布置对比
优化分析表明, 充填系统中阶梯越多, 越有利于充填压力的降低。当阶梯多到无穷极限时, 充填系统演变为一斜线形式。这是充填系统最理想布置形式, 系统所能提供的有效压力全部消耗在充填管道上, 系统没有剩余压头, 处于满管流状态。

深井充填管道输送技术

从照片可以看出，水泥、粉煤灰、煤矸石硬化浆体中粉煤灰玻璃微珠已形成一定量的C-S-H凝胶。对水硬期硬化体进行EDA分析表明其中钙的成分明显增
多。
水泥、粉煤灰、骨料的水化作用机理表明，粉煤灰在初期阶段(14天以前)几乎不发生作用，粉煤灰在充填体中的主要作用是提高充填体的后期强度，因此，特别适合于对早期强度要求不高的嗣后胶结充填。
g g1 N1 g 2 N2
第二种是配合比算法： mt
G1 / 1 G2 / 2 G1 / 1 G2 / 2 G0 / 0
式中 Gi—一单位体积物料用量； Go—一单位体积水的用量；其他符号意义同前。
二、水力坡度
某一压力作用下，浆体在管道中的流动必须克服与管壁产生的摩擦阻力和产生湍流时的层间阻力，统称摩擦阻力损失，也即水力坡度。影响水力坡度的因素很多，主要有固体颗粒的粒径、粒级组成不均匀系数、物料密度、浆体流速、浆体浓度、黏度、温度、管道直径、管壁粗糙度以及管路的敷设状况等，其中流速的影响程度最大，浓度次之。
该系统能否正常运转，取决于以下控制性因素: (1)充填材料中≤0.046mm细颗粒含量不能过高，必须保持在20％以下 (2)充填材料质量浓度必须准确控制在一合理范围内。 (3)充填材料各组分的用量要严格控制 (4)料浆制备时，必须控制好搅拌质量 (5)系统要求对管路进行精确、严格、自动地监测和控制 (6)充填前，要准确了解充填量，充分考虑地表储料仓中的部分料浆，不能过量制浆
(1) 小于300m称浅井开采。在此深度内采矿时，一般地压显现不严重，即使发生地压活动，也属静压问题，易于处理； (2) 300~800m称为中深井开采，在掘进或开采过程中，可能发生轻度岩爆，如岩石弹射等现象； (3) 800~2000m为深井开采，在此深度内具有二类变形特征的岩石会发生频繁的岩爆，影响作业安全； (4) 大于 2000m为超深井开采。

深井矿山膏体充填系统增阻减磨试验研究

能与管线阻力损失之间的大小关系，可将浆体管输状
态分为３种情况：无法输送、满管输送和不满流输送。
假设系统高差为ｈ，管线水平长为，浆体容重及其在管输过程中的水力坡度分别为Ｙ和ｉ。当系统充填倍线较大时，有ｈ＜ｉ（ｈ＋Ｌ），此时充填系统中浆体重力势能不足以克服系统沿程阻力，导致浆体无法自流输送至采场，堵塞在充填管道内，从而造成爆管等
ｙ，ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＮｏｎ．店
ＭｅｔａｌｓｅｏＧｌｏｇｉｃａｌａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＢｕｒｅａｕ：
均匀状态。由于满管输送代表的是一种Ｉ临界状态，在自流充填工艺的实际生产过程中，浆体输送完全满管很难实现，一般都是通过各种措施，尽量改善系统满管状态以延长管道使用寿命。
在自流输送的充填系统中，料浆流动的动力由垂
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膏体管道输送现状分析与技术研究

膏体管道输送现状分析与技术研究邱晓伟【摘要】本文分析了膏体充填在国内外的发展现状和膏体充填的基本特征,详细阐释了膏体料浆管道输送方面的研究成果和现状.通过对研究现状的分析,对膏体充填输送的发展趋势和关键技术进行了评述,提出了建议.【期刊名称】《中国矿山工程》【年(卷),期】2019(048)001【总页数】3页(P51-53)【关键词】膏体充填;管道输送;关键技术【作者】邱晓伟【作者单位】河北矾山磷矿有限公司,河北涿鹿075600【正文语种】中文【中图分类】TD8031 前言随着矿山开采程度的增大，国家对矿山环境保护的重视，膏体充填的应用和推广越来越广泛，膏体充填成为未来采矿技术的重点研究发展方向。

在膏体充填过程中，料浆的输送对充填的质量和效率起着关键性的作用，为了确保充填的稳定性，有必要对料浆输送进行研究。

2 膏体充填的发展和特点2.1 膏体充填的发展膏体充填技术最早应用于1979年德国的格伦德金属矿，随后膏体充填技术在世界各国矿业引起了极大兴趣。

我国是在格伦德充填系统正式投产5年后，才立项展开研究，经过12年大量工作已经取得重大进展，并建立了金川膏体泵送充填系统和铜绿山膏体泵送充填系统[1]。

2.2 膏体充填特点膏体充填具有一般充填采矿法的特点,解决了矿山地表塌陷问题和环境保护问题，实现绿色开采，提高资源采出率。

膏体是一种质量浓度在75%以上，-20μm的颗粒含量在15%～35%，不沉降，不离析，具有良好的稳定性、可塑性、流动性的牙膏状胶结体,其流变模型近似于宾汉姆体；在重力或泵压作用下以柱塞流的形态输送到采空区完成膏体充填[2-3]。

膏体充填充填体强度大，充填成本低；在充填过程中膏体可在管道中停止、停顿和重新启动，操作简便；膏体充填采区泌水量小，井巷污染小；充填接顶效果好，利于矿山作业。

膏体充填中泵压管道输送应用范围广，充填质量高、系统经营费用低，但是其引进设备昂贵，系统复杂，运转和操作要求高；泵压输送要求质量合格的饱和膏体才能输送。

膏体充填管道输送数值模拟与分析_王新民

第15卷第7期　2006年7月中　国　矿　业C HINA MINING MA GAZINE　V o l.15,N o.7July 2006膏体充填管道输送数值模拟与分析王新民　丁德强　吴亚斌　张钦礼　卢央泽(中南大学长沙410083) 摘　要:首先介绍了膏体充填技术的基本情况,接着提出了FL O T RA N CFD (计算流体动力学)的基本分析过程,在建立管道几何模型和提出膏体充填管道输送的基本假设的基础上,运用A N SYS 软件中的F L O T RA N CFD 模块进行模拟分析。

通过改变荷载或参数,对F LO T RAN CFD 进行重启动,得出一系列结果,符合科学基本规律,说明了该方法的科学性和有效性。

关键词:膏体充填　数值模拟　阻力中图分类号:T D825.6 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2006)07-0057-03NUMERIC AL SIMULATION AND ANALYSIS OF PAS TE BAC KFILLING WITH PIPING TRANSPORTWang Xinmin Ding Deqiang W u Yabing Zhang Q inli L u Yang zhe(Centr al South U niver sity Chang sha 410083) Abstract :A t fir st ,the basic circumstance of the paste backfilling techno lo gy is intr oduced ,then it puts fo rw ard the basic a nalysis process o f F LO T RAN CF D (calculation o f f low dy namics ).A t basis o f building up piping mo dels and putting for wa rd the basic assumptio n ,imitate and analyze the flo wing in the pipe with F LO T RAN CFD o f the AN SY S sof tw are.A t la st ,chang e loads o f the flo w or parame ter ,start the F LO T -RA N CFD ag ain and ge t a se ries of results ,the data match basic regula tion of scientica l theo ries ,which show s the science a nd effectivene ss of this me thod. Key wo rds :P aste backfilling Numerica l simula tion Resistance收稿日期:2006-01-16作者简介:王新民(1957-)　男　中南大学资源与安全工程学院教授　长期从事采矿工程和安全技术教学与科研工作丁德强(1982-)　男　中南大学资源与安全工程学院　硕士研究生　研究方向:采空区充填工艺1　引言膏体充填技术自20世纪80年代初于德国普鲁萨格金属公司巴德格隆德(Bad G rund )铅锌矿成功试用后,相继在美国、加拿大、澳大利亚和南非等许多国家应用起来〔1,5〕。

膏体充填管道自流输送系统分析_陈小星

膏体充填管道自流输送系统分析陈小星(北京矿冶研究总院,北京　100044) 摘　要:论述膏体的流变特性、管流性态和参数测定,分析管道自流输送系统的工作状态,指出系统的工作倍线、膏体的流变特性和管径是表征自流输送系统的特征参数。

提出管道减压的简便方法,介绍表达管道磨损的经验公式以及降低磨损的措施。

关键词:膏体;自流输送;流变;剪切应力;宾汉流体中图分类号:TD853.34+3　文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2002)01-0088-04收稿日期:2001-05-10作者简介:陈小星,男,高级工程师膏体是一种由选矿尾砂脱水浓缩,或由尾砂与天然细砂混拌而成,形似牙膏的浆体。

由于浓度高,并含有一定数量的胶态颗粒,它具有宾汉塑性流体的流变特性,在管内呈柱塞状流动。

膏体流动遵守流体力学的普遍原则,自流输送系统的工作状态由矿山充填系统的工作倍线、膏体的流动性态和管径决定。

1　膏体的流动性态1.1　膏体定义膏体是一种细颗粒固体物料(如选矿尾砂)脱水浓缩或细颗粒物料(如天然砂)与水混拌而成,含水量低,形似牙膏的浆体。

在固体物料中,胶态粒子(小于20μm )占15%以上。

膏体的浓度范围取决于细砂类型。

有些采矿工作者用塌落度来定义膏体和描述膏体的流动性,膏体被定义为塌落度在178mm 至254mm 之间的一种浆体。

塌落度高则标志膏体的流动性良好,反之,则流动性差,或不能流动。

1.2　膏体的流动特性众所周知,砂浆在管中流动时可能呈现各种不同的性态,砂浆的浓度和流速,固体颗粒的粒度和密度等是影响砂浆流动状态的决定因素。

在输送细颗粒固体物料时,即使砂浆浓度很低,其流动一般呈均匀流。

然而对于粗颗粒固体物料,其流动往往呈非均匀流,在这种情况下,必须提高流速,使颗粒在紊流条件下处于悬浮状态,否则出现跳跃式或沉淀层流动。

对于膏体来说,流动性态则完全不同,当浆体的体积浓度超过50%时,成为一种似均质的固液混合物,由于浓度和黏度的影响,浆体中的固体颗粒紧紧地粘在一起,不能自由沉降离析,在没有外力作用时,这种浆体保持固定的形状和体积,它的静止状态只有当作用其上的外力大于屈服应力时才会被破坏,这种浆体的流动具有宾汉塑性流体的流变特征,作用在浆体上的外力与切变率有如下关系。

井下泵送矸石似膏体充填开采技术研究

通过分析得出如下结论：① 通过试验中各种试块的对比，用质量浓度为８％的似膏体，填材选３充料最优配比是水泥：煤灰：矸石＝３：粉煤１：１。６ ②粉煤灰在一定程度上发挥减水剂作用，以可有效抑制似膏体骨料沉淀，显著提高充填材料的
Ｏ引言
“ 三下 ” 采煤一直是我国煤矿生产面临的重大问题之一，村庄压煤尤为严重。村或条带开采是迁我国煤矿村庄压煤开采采用的两种主要方法，它
水平已开采结束，矿山全部转入下山生产。
２似膏体充填料浆配比试验及分析
井下泵送矸石似膏体充填技术，分析似膏体组合料的最优配比技术参数，并对似膏体充填原料进行了优化试验。实践结果表明，煤矿井下运用泵送矸石似膏体充填在技术是可行的，实现了煤矿无污染开采。［关键词］煤矸石；膏体充填；色开采似绿［中图分类号］Ｔ２．［献标识码］Ｂ［Ｄ８３文７文章编号］１７－４（０２００５Ｏ６２９３２１）５７一９２
体充填料浆输送质量浓度，降低输送管道磨损，增强输送性能，把粉煤灰和减水剂加入似膏体充填料中。粉煤灰不仅可以降低似膏体充填料浓度，而且在保持其流动性不变的情况下，减水剂还可以
大量减少用水量。加入普通硅酸盐水泥作为胶凝剂，提高充填体的初期强度。满足输送管道和可按似膏体充填工艺的要求、减少似膏体充填成本、充填工艺制备简单的原则，根据试验安排，制作好把

矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究

矿山地下采空区膏体充填理论与技术研究胶结充填技术作为深井、复杂、特殊条件矿床的一种行之有效的开采技术，已有约半个世纪的历史，经历了低强度混凝土胶结充填、低浓度尾砂胶结充填、全尾砂高浓度胶结充填、全尾砂膏体胶结充填、高水速凝尾砂胶结充填等。

本文针对地下采空区膏体充填理论与技术进行了系统、深入的研究，主要内容和结论如下：(1)从膏体料浆的重量浓度、屈服应力、流变曲线、可泵性等多方面揭示了膏体的特性。

膏体充填料浆在管道中无明显的浓度梯度和速度梯度，是非牛顿流体，其流变模型近似于宾汉姆体，其流动状态为结构柱塞流。

(2)膏体充填料浆配合比的优化、充填材料的替代创新、外加剂的添加以及磁化水技术与活化搅拌技术的应用，既保证了膏体充填管道输送的平稳顺利和充填质量，又使整个充填系统取得了较好的经济效果。

(3)深井条件下充填体能有效降低围岩能量耗散率和平均矿柱应力，通过建立能量控制采场围岩失稳风险预测的理论模型，计算采场围岩能量，从而实现对采场围岩失稳风险预测，该方法不仅是深井开采安全程度评价的有效手段，也也合理设计和选择深井采场结构参数、充填工艺及材料提供了重要的理论依据。

(4)对膏体充填矿山可供选择的两种充填系统的适应性进行了深入分析，并通过临界流态浓度的界定与料浆流态的转化措施的研究，充分论证了膏体自流充填系统将是我国膏体充填矿山应优先选择应用与发展的充填系统。

(5)全面分析了自由降落料浆对深井垂直管路的冲击作用机理，建立了料浆在垂直管路中运动的理论模型。

满管流输送系统由于料浆对管道的磨损率小、管道所受的压力低，尤其适合深井矿山充填需要。

(6)运用数值模拟的方法对膏体满管流输送系统进行了分析研究，重点研究了满管流膏体输送的阻力损失：阻力损失值随管道长度、膏体入口速度、膏体容重和有效粘度的增加而增大，但随管道内径的增加而减小。

分析结果与膏体输送理论与现场实践相符合，证明了ANSYS软件中的CFD模块是膏体管道输送的阻力损失计算的有效工具，从而为矿山膏体充填带来了一种全新的直观的数值模拟方法。

深井矿山充填满管输送理论及应用

深井矿山充填满管输送理论及应用发布时间：2023-02-28T05:54:12.239Z 来源：《工程建设标准化》2022年10月第19期作者：沈自军[导读] 在深井开采中，充填采矿法的应用有所增加，主要是使用胶自动充填法沈自军山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，山东莱州 261400摘要：在深井开采中，充填采矿法的应用有所增加，主要是使用胶自动充填法。

管道输送是填充过程的核心，特别是管道输送系统，管道输送系统是整个填充系统的喉管，某些组件的故障可能会影响系统的正常运行，导致管道系统模型失败，甚至影响矿井的正常生产。

关键词：深井；矿山充填；满管输送理论；应用引言近年来，金属充填采矿技术和工艺迅速发展，融合了先进的相交技术、先进的实验方法和充填采矿技术，在基本理论方面出现了许多新的理论、方法和技术因此，作者对金属矿山充填采矿技术的研究进展进行了系统的清点和总结，以激励未来的技术创新。

1 矿山充填工艺随着环境和环境保护需求的增加，《采矿法》越来越主导着矿产资源。

补充地雷的技能对补充进程的生产力、贫困率和生产成本有着重大影响。

矿物填充方法历经数十年的干性填充、砂质填充和粘合剂，其中粘合剂和粘合剂填充、交错式服装、全半球循环和石膏填充。

总之，高质量、低成本的填充可以说是满足技术要求的最终目标。

一般来说，矿物填充系统包括骨骼补充系统、材料供应测量系统、供水测量系统、混合推进系统等子系统。

视频监控技术和自控制也广泛应用于矿物填充中。

随着地雷进入深海，堵塞管道流入的风险和危险增加，作者认为这是真空管监测和预警补充系统的一个组成部分。

2 充填系统自动控制的原则2.1 可靠性原则通过了解和应用采矿的技术条件、采矿要求和技术特点，实现系统的恢复能力、长期稳定运行、消除干扰和满足电磁兼容性和安全要求；您使用的软件操作系统在国际计算机控制中得到认可、可靠且稳定，并符合国际公认的行业标准。

配置具有更高容错能力的网络通信系统、流程控制系统和软件系统，以部署符合行业标准的设备。

稳定流状态下似膏体料浆管输临界流速的研究

Ｅ］太原理工大学学报，０３３（）１— ．Ｊ．２０，４１：１６９王全九，叶海燕，史晓南，土壤初始含水量对微咸水入等．
渗特征影响Ｅ］水土保持学报，０４１（）５—３Ｊ．２０，８１：１５．
维普资讯
姚贤良，程云生，土壤物理学［．京：业出版社，等．Ｍ］北农
１８．９６
冯锦萍，贵盛．壤水分人渗年变化特性的试验研究樊土
解文艳，樊贵盛．土壤质地对土壤人渗能力的影响Ｅ］太Ｊ．
原理工大学学报，０４５５：３—４．２０，３（）５７５０
界不淤流速 ” 。
２高浓度浆体 “ 临界流速” 的计算模型
由临界流速的概念可知，临界流速是指浆液中固体颗粒不分选所对应的流速。因此在推导临界流速之前必须定性分析固体颗粒在浆液中的沉降规律。２１单球形颗粒在静水中的沉降．单球形颗粒在静止流体中受到由颗粒相对流体运动而产生的沉降阻力以及固体颗粒有效重力的共同作用。作用于直径为ｄ的球体在液体中外力达到平衡的
似膏体料浆在管路中的临界流速值；分析了浆体浓度及管道直径对似膏体料浆管输临界流速的影响
规律。
关键词：膏体充填；似临界流速；管道输送中图分类号：Ｄ８文献标识码：文章编号：Ｏ４５１（Ｏ７０一Ｏ８ — ０ＴＢ１０～７６２０）６０６４
一ｌ二一
模式。其实质是以全砂土材料作胶凝剂，矿山尾砂或河砂等作骨料，并配以一定量的细粒级制成的外观近似膏体的充填料浆，称之为“ 膏体 ”１。似ｌ］浆体管道输送是似膏体充填三大关键技术之一。浆体管道输送的主要问题是确定浆体管输的工作流速及工作阻力。若输送流速过大，浆体在管道中呈紊流状态，将引起输送能耗、壁磨蚀、输阻力的急剧增必管管加，经济角度考虑是不可行的；从若输送流速过小，固体颗粒有下沉趋势而可能出现压降随时间改变的不稳定流动现象，至造成堵管。可见，体在管道中存在一甚浆个合理的流速范围，在该范围内，输送安全且能耗降低。为此提出了“ 过渡流速 ” 临界流速 ” 及“ 的概念，者分别二决定浆体管输流速的经济上限值和安全下限值。本论

深井充填管道磨损机理及可靠性评价体系研究

深井充填管道磨损机理及可靠性评价体系研究随着我国浅部资源的日益消耗,矿产资源趋于向深部开发,在这种趋势下将使胶结充填采矿法在深井开采的矿山中所占有的比例明显增加。

然而,胶结充填采矿法用于深井开采不同于浅井开采,其在充填体系方面必须要重点解决的技术问题是：固液两相流管道输送特性、管道磨损机理和充填系统可靠性三个方面。

结合国内外深井矿山实践经验,深井胶结充填采矿法多采用充填料浆管道自流输送技术,且在充填系统方面遇到的主要技术难题之一就是充填管道磨损问题,特别是垂直钻孔内的管道是整个充填系统的咽喉要道,一经破坏,轻则堵塞钻孔,重则使整条钻孔报废,严重影响矿山的正常生产,并且会发生严重的安全事故。

目前,国内外对石油、天然气等输送管道磨损问题研究得较多,但其破坏形式与充填管道的磨损有本质的区别,前者主要是腐蚀破坏,而后者主要是极为复杂的冲击磨损破坏。

国内外相关学者对深井充填钻孔内管道磨损问题还仅处于经验摸索阶段,严重缺乏理论基础。

因此,对深井开采管道磨损机理的研究应是深井充填系统建设和设计亟需解决的重大问题。

本文通过分析目前常用的充填材料对深井开采的适用性及充填料浆配比选择确定了深井开采可选择的充填材料类型,并通过对深井充填管道输送性能的研究,提出了几种适合深井开采的充填系统输送工艺,同时在研究两相流自流输送性能后确定了自流输送系统是深井开采的最佳选择,针对管道自流输送状态下充填料浆的运动形式分析确定了深井充填管道磨损的主要研究方向,即充填钻孔内竖直管道的磨损机理研究。

针对深井管道自流输送的特点,结合我国率先进行深井开采的金川矿区实际充填工艺情况,通过现场调研的方式了解了充填钻孔内竖直管道磨损的基本形式和位置,利用动量与能量的原理解释了管道磨损的机理,并通过动量与能量的原理对管径、粒级组成、体积浓度和充填倍线等影响因素与管道磨损程度进行了定量分析。

基于管道磨损的机理,阐述总结并提出了深井降低管道磨损的具体措施,为将来我国大规模深井开采提供了可靠的技术研究方向。

煤矿膏体充填管道泵送系统安全高效控制分析

252研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践中国设备工程 2023.10 （上）煤矿施工中，需要合理对管道泵送系统进行合理的利用，从而实现管道泵送的安全性进行控制，因此，需要采取适宜的安全高效控制措施，实现煤矿膏体充填的管道泵送系统的服务能力，实现煤矿的安全系数实现合理提升，降低隐患问题给煤矿带来的不利影响，促使煤矿膏体充填工作的合理进行。

基于此，文章结合煤矿膏体充填管道泵送系统进行研究，之后，再对泵送系统进行合理分析，并选择安全高效控制的基本需求，进而更好地推动煤矿开采的基本需求，实现煤矿开采企业的持续健康发展。

1 工程概况文章结合蒋庄煤矿膏体充填的基本情况，对膏体充填管道泵送系统的合理控制，并促使系统安全高效的控制水平实现合理的提升。

本工程截至2021年12月底，矿井可采储量 2073.2万t，矿井有效可采储量1552.6万t，其中，3上煤238万t，3下煤833.5万t，16煤481.1万t。

有效可采储量中，其中无压覆有效可采储量866.1万t，有明确搬迁计划村庄压覆有效可采储量626.5万t。

矿井煤炭资源储量日趋枯竭，为缓解生产接续紧张局面、延长矿井服务年限，采取有效手段解放建下压煤，补充矿井产量势在必行。

蒋本煤矿不具备搬迁价值的压覆资源有效可采储量390万t，具体如下：（1）南七采区压覆有效可采储量37万t。

（2）工广压覆有效可采储量203万t。

（3）北十采区覆有效可采储量70万t。

（4）南十一采区北翼压覆有效可采储量80万t。

充填站输送到工作面的充填管路长度约3.6km，输送难度较小。

对充填体强度的要求，切眼处充填体强度要求为 5MPa，巷道处和工作面统一考虑为3MPa，安全系数为 1.7。

单轴抗压强度：实验室标、准条件下，添加速凝剂后的膏体试块早期强度不小于0.10MPa，28d 单轴抗压强度不小于3MPa，切眼处充填体强度不小于5MPa。

膏体充填管道自流输送系统分析_陈小星

提出管道减压的简便方法,介绍表达管道磨损的经验公式以及降低磨损的措施。

由于浓度高,并含有一定数量的胶态颗粒,它具有宾汉塑性流体的流变特性,在管内呈柱塞状流动。

膏体流动遵守流体力学的普遍原则,自流输送系统的工作状态由矿山充填系统的工作倍线、膏体的流动性态和管径决定。

1　膏体的流动性态1.1　膏体定义膏体是一种细颗粒固体物料(如选矿尾砂)脱水浓缩或细颗粒物料(如天然砂)与水混拌而成,含水量低,形似牙膏的浆体。

在固体物料中,胶态粒子(小于20μm )占15%以上。

膏体的浓度范围取决于细砂类型。

有些采矿工作者用塌落度来定义膏体和描述膏体的流动性,膏体被定义为塌落度在178mm 至254mm 之间的一种浆体。

塌落度高则标志膏体的流动性良好,反之,则流动性差,或不能流动。

在输送细颗粒固体物料时,即使砂浆浓度很低,其流动一般呈均匀流。

然而对于粗颗粒固体物料,其流动往往呈非均匀流,在这种情况下,必须提高流速,使颗粒在紊流条件下处于悬浮状态,否则出现跳跃式或沉淀层流动。

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究齐兆军;宋泽普;寇云鹏;杜加法;刘超;杨纪光【摘要】某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题.该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72％～74％.管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数.试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72％～74％时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100 m m时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26～3.02.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2018(027)010【总页数】4页(P161-164)【关键词】全尾砂;似膏体充填;L管;管流阻力;流变参数;充填倍线【作者】齐兆军;宋泽普;寇云鹏;杜加法;刘超;杨纪光【作者单位】山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400;山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400;山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400;山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400;山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400;山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 ,山东莱州261400【正文语种】中文【中图分类】TD853.3管道输送是矿山充填工艺的重要一环，且充填体的管流阻力是充填工艺参数设计的重要依据[1]。

对于较低浓度充填料浆的管流阻力计算，相关学者以固-液两相流理论和流变学理论为基础获得了一系列计算公式，包括基于重力理论的卡杜里斯基公式、杜兰德公式、金川公式等，基于能量理论的苏联煤炭科学研究院公式、鞍山黑色金属矿山设计院公式和会泽经验公式等；当充填浓度提高，充填料浆达到膏体(似膏体)状态，可视为宾汉姆流体，其在管道中的流动呈结构流，对于结构流体的流动特性研究，流变学理论更加有效，如基于流变学的会泽经验公式[2-8]。

基于FLOW-3D软件的深井膏体管道自流输送性能

基于FLOW-3D软件的深井膏体管道自流输送性能王新民;张德明;张钦礼;赵彬【摘要】基于工程流体力学、统计学、管道自流输送等相关理论,结合金川龙首矿西部充填系统的实际情况,开发运用FLOW-3D软件,对膏体自流输送充填系统不同充填倍线条件下的管道工作特性进行数值模拟与分析.研究结果表明:随着充填倍线(N)的增加,充填系统管道进口、出口压力不断减少,而整个系统的总压力基本保持不变；当N＜3.0时料浆出口剩余压力过大,N≥3.5时管道压力损失过大；当N＞3.5时充填系统的流速比较接近膏体的临界流速；在稳定状态下,随着膏体流速的减慢,管道弯管连接处的局部压力损失逐步减小,而当N＞3.0且流速继续减小时,压力损失却随之增加.因此,综合考虑各充填倍线在流速、压力损失、流量以及弯管处压力损失,以低成本、高效率为原则,最终确定西部膏体自流充填系统满管流状态下的最优充填倍线N=3.0.%Based on the engineering fluid dynamics, statistics, pipeline self-flowing transportation correlation theories, the software of FL0W-3D was used to carry on numerical simulation and analysis for the operating characteristic of paste self-flowing transportation backfilling system under different pipe length-backfilling depth ratios, which combined with the actual situation of west backfilling system of Longshou mine in Jinchuan Group Limited Company (shortly, JCC). The results show that the inport and export pressure of backfilling system pipeline reduce with the increase of the pipe length-backfilling depth ratio (N), but the total pressure of the whole system remains basically unchanges. WhenN<3.0, the slurry surplus pressure of export is too large, and when N≥3.5, the loss of pipeline pressure is too large. When N> 3.5, the flow rate ofbackfilling system is closer to the value of the paste critical velocity. With the steady state of the paste flow and velocity slowing down, the loss of local pressure on the bend joints pipe gradually reduces. But when N> 3.0, the velocity of paste slurry continues to decrease and the loss of pressure also increases. Therefore, through comprehensively considering and comparative analyzing of the various pipe length-backfilling depth ratio in velocity, pressure loss, flow and bend pipe pressure loss, it is ultimately determined that the optimal pipe length-backfilling depth ratio in Jinchuan's Western full pipeline self-flowing transportation backfilling system is N=3.0, which is based on the principle of Low-cost and high efficiency.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)007【总页数】7页(P2102-2108)【关键词】膏体充填;自流输送;充填倍线;数值分析【作者】王新民;张德明;张钦礼;赵彬【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TD853.34充填采矿法将地表堆积废料回填到井下处理空区，成为深井最安全、高效、环保的采矿方法。