深井充填管道磨損機理及可靠性評價體系研究.pdf

1、隨著我國淺部資源的日益消耗,礦產(chǎn)資源趨于向深部開發(fā),在這種趨勢下將使膠結(jié)充填采礦法在深井開采的礦山中所占有的比例明顯增加。然而,膠結(jié)充填采礦法用于深井開采不同于淺井開采,其在充填體系方面必須要重點解決的技術(shù)問題是:固液兩相流管道輸送特性、管道磨損機理和充填系統(tǒng)可靠性三個方面。結(jié)合國內(nèi)外深井礦山實踐經(jīng)驗,深井膠結(jié)充填采礦法多采用充填料漿管道自流輸送技術(shù),且在充填系統(tǒng)方面遇到的主要技術(shù)難題之一就是充填管道磨損問題,特別是垂直鉆孔內(nèi)的管道是整

2、個充填系統(tǒng)的咽喉要道,一經(jīng)破壞,輕則堵塞鉆孔,重則使整條鉆孔報廢,嚴重影響礦山的正常生產(chǎn),并且會發(fā)生嚴重的安全事故。目前,國內(nèi)外對石油、天然氣等輸送管道磨損問題研究得較多,但其破壞形式與充填管道的磨損有本質(zhì)的區(qū)別,前者主要是腐蝕破壞,而后者主要是極為復(fù)雜的沖擊磨損破壞。國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對深井充填鉆孔內(nèi)管道磨損問題還僅處于經(jīng)驗摸索階段,嚴重缺乏理論基礎(chǔ)。因此,對深井開采管道磨損機理的研究應(yīng)是深井充填系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計亟需解決的重大問題。

3、　　本文通過分析目前常用的充填材料對深井開采的適用性及充填料漿配比選擇確定了深井開采可選擇的充填材料類型,并通過對深井充填管道輸送性能的研究,提出了幾種適合深井開采的充填系統(tǒng)輸送工藝,同時在研究兩相流自流輸送性能后確定了自流輸送系統(tǒng)是深井開采的最佳選擇,針對管道自流輸送狀態(tài)下充填料漿的運動形式分析確定了深井充填管道磨損的主要研究方向,即充填鉆孔內(nèi)豎直管道的磨損機理研究。
　　針對深井管道自流輸送的特點,結(jié)合我國率先進行深井開采的金

4、川礦區(qū)實際充填工藝情況,通過現(xiàn)場調(diào)研的方式了解了充填鉆孔內(nèi)豎直管道磨損的基本形式和位置,利用動量與能量的原理解釋了管道磨損的機理,并通過動量與能量的原理對管徑、粒級組成、體積濃度和充填倍線等影響因素與管道磨損程度進行了定量分析。
　　基于管道磨損的機理,闡述總結(jié)并提出了深井降低管道磨損的具體措施,為將來我國大規(guī)模深井開采提供了可靠的技術(shù)研究方向。
　　利用事故樹分析原則和失效概率原則對深井充填管道系統(tǒng)的可靠性進行了綜合評價體

5、系研究。研究中發(fā)現(xiàn)充填系統(tǒng)出現(xiàn)事故的主要因素包括:管道磨損、突發(fā)故障的損壞和制漿的質(zhì)量差;另外不合理負坡段、充填倍線和操作管理人員的疏忽,也是導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障的重要原因。
　　通常情況,深井充填管道系統(tǒng)可靠性隨著事故因素的水平等級和可接受的失效概率的提高而提高。求得的各等級權(quán)重矩陣中對應(yīng)的隸屬函數(shù)值,就是該系統(tǒng)的可接受失效概率,并通過礦山長期生產(chǎn)積累的事故統(tǒng)計參數(shù)計算出事故發(fā)生的概率與可接受失效概率對比確定深井充填管道系統(tǒng)的可靠性