高濃度充填料漿管道擠壓輸送理論與應(yīng)用研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)的自流輸送充填料漿濃度低和膏體泵送充填存在的對(duì)充填料的級(jí)配嚴(yán)格、泵送設(shè)備的磨損部件壽命低、充填系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性差等缺陷，提出了一種利用機(jī)械力和漿體重力的擠壓輸送充填料的新方法，其思路是將井下充填管路分為入口管道和出口管道兩部分，在入口管道與出口管道的相交處，安裝不同于傳統(tǒng)正排量泵的擠壓輸送設(shè)備，使高濃度/膏體充填料漿在擠壓輸送設(shè)備的機(jī)械力和重力作用下，沿充填輸送管路流至采空區(qū)。此方法的關(guān)鍵是利用了礦山充填特有的垂直管路和其內(nèi)的充

2、填料漿自重以及漿體的屈服應(yīng)力，使得擠壓輸送設(shè)備無(wú)分配閥，因而輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易磨損件少。 　從理論上研究了擠壓輸送方法原理。研究結(jié)果表明，對(duì)于某一具體充填系統(tǒng)，當(dāng)充填管道長(zhǎng)度、管徑和充填料漿流變力學(xué)參數(shù)是已知時(shí)，存在一個(gè)合適的擠壓輸送設(shè)備安裝位置，將擠壓輸送設(shè)備安裝管路中的此位置上，可以保證入口管道內(nèi)料漿向三通管方向運(yùn)動(dòng)，而出口管道內(nèi)料漿向出口方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)漿體管道擠壓輸送。 　開發(fā)了一套室內(nèi)擠壓輸送試驗(yàn)裝置并進(jìn)行

3、了擠壓輸送試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果也證明了在充填料漿不能自流輸送時(shí)，擠壓輸送方法能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度充填料漿的輸送，擠壓輸送原理可行。在相同條件下，擠壓輸送時(shí)的料漿流速隨水平管道延長(zhǎng)而降低。 　推導(dǎo)出了在擠壓輸送設(shè)備活塞位移呈三角函數(shù)形式的料漿運(yùn)動(dòng)相關(guān)方程，以及在擠壓輸送設(shè)備作用下，入口管道和出口管道內(nèi)料漿的8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速度和加速度計(jì)算公式。 　用Visual Basic語(yǔ)言編寫了計(jì)算機(jī)程序，模擬了在不同的管道長(zhǎng)度、管道垂高、充填料漿

4、濃度及料漿流變力學(xué)參數(shù)、活塞運(yùn)動(dòng)周期與曲柄半徑等條件下，管道內(nèi)料漿的流動(dòng)規(guī)律。計(jì)算機(jī)模擬研究表明，調(diào)整上述任何一個(gè)參數(shù)，對(duì)管道內(nèi)料漿的流動(dòng)狀態(tài)均會(huì)產(chǎn)生影響，但對(duì)于給定的充填管路和給定的充填料漿，能夠找到使入口管路和出口管路內(nèi)料漿的流動(dòng)速度大于零的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)充填料漿管道擠壓輸送。 　研究了擠壓輸送設(shè)備在充填管路中安裝位置的確定方法。擠壓輸送設(shè)備安裝位置的理想狀態(tài)是：(1).在活塞回拉過程中，入口管道內(nèi)料漿在垂直管道內(nèi)料漿自重作

5、用下達(dá)到足夠大的流動(dòng)速度，以填滿輸送缸的有效空腔。(2).在活塞推壓過程中，輸送缸內(nèi)的料漿只流向出口管道，使出口管道內(nèi)的料漿加速向充填采場(chǎng)流動(dòng)，而不出現(xiàn)反向流動(dòng)。 　自行研制了首臺(tái)擠壓輸送設(shè)備工業(yè)樣機(jī)。該機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)形式，由主動(dòng)力系統(tǒng)、主油缸、液控中心、輔動(dòng)力系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等6大系統(tǒng)組成。 　結(jié)合銅綠山礦充填系統(tǒng)存在充填料漿濃度低、充填倍線大等問題，利用研制的擠壓輸送設(shè)備，進(jìn)行了充填料擠壓輸送工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試