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充填料的級配嚴格、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)備無分配閥，因而輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，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，對于某一具體充填系統(tǒng)，當充填管道長度、管徑和充填料漿流變力學參數(shù)是已知時，存在一個合適的擠壓輸送設(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動，而出口管道內(nèi)料漿向出口方向運動，從而實現(xiàn)漿體管道擠壓輸送。 　開發(fā)了一套室內(nèi)擠壓輸送試驗裝置并進行

3、了擠壓輸送試驗，試驗結(jié)果也證明了在充填料漿不能自流輸送時，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，擠壓輸送時的料漿流速隨水平管道延長而降低。 　推導(dǎo)出了在擠壓輸送設(shè)備活塞位移呈三角函數(shù)形式的料漿運動相關(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種運動狀態(tài)的速度和加速度計算公式。 　用Visual Basic語言編寫了計算機程序，模擬了在不同的管道長度、管道垂高、充填料漿

4、濃度及料漿流變力學參數(shù)、活塞運動周期與曲柄半徑等條件下，管道內(nèi)料漿的流動規(guī)律。計算機模擬研究表明，調(diào)整上述任何一個參數(shù)，對管道內(nèi)料漿的流動狀態(tài)均會產(chǎn)生影響，但對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)料漿的流動速度大于零的相關(guān)參數(shù)，實現(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、用下達到足夠大的流動速度，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流動，而不出現(xiàn)反向流動。 　自行研制了首臺擠壓輸送設(shè)備工業(yè)樣機。該機采用液壓驅(qū)動形式，由主動力系統(tǒng)、主油缸、液控中心、輔動力系統(tǒng)、潤滑系統(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，進行了充填料擠壓輸送工業(yè)試驗。工業(yè)試