[发明专利]一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法及应用

说明书

本发明涉及一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，属充填工艺及应用的技术领域。本发明可以准确判断适合自流输送的高浓度料浆及速度,并具有较好的使用效果。依据矿山实际充填管路进行建模，以废石，尾砂为原料配置高浓度充填料浆，研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度，为高浓度自流充填技术的应用提供理论参考。

技术领域

本发明涉及一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，属充填工艺及应用的技术领域。

背景技术

高浓度充填因具备不离析不沉淀，充填质量好等优点，已成为国内外优选的充填采矿方法。管道输送是整个充填采矿技术中至关重要的一环，决定充填系统的成败。实现高浓度自流管道输送是高浓度充填的核心技术之一。相比于泵送，自流输送依靠浆体自重克服管道阻力进行输送，其工艺简单(没有复杂的泵送系统)，设备故障率低，经济性好，特别是针对当前深井开采，自流输送的研究显得尤为重要。但高浓度自流输送技术更加需要准确的选择料浆与流速，否则在管道输送过程中易出现堵管，破管等问题，导致充填工序无法正常进行。料浆自流输送受到诸多因素的影响,例如流速和断面大小等因素,对管道输送最优料浆以及流速的估计和确定存在一定的难度。因此,如何准确地确定判断适合管道输送的料浆具有一定的实际意义。

现有技术在确定管道输送时,主要有两种方式，一种是采用L型管道模型进行实验或数值模拟分析；另一种是应用环管等工业实验进行测试选定从而确定管道输量。

但现有技术至少存在以下问题：

使用现有L管进行实验或模拟，L管过于简单不能全面反映矿山实际情况；

工程上为了指导生产实践，通常采用环管实验，但充填料浆环管实验要耗费较长的时间、大量的资金、以及人力、物力，因此并非所有矿山都具有进行环管实验的条件。目前国内外对于高浓度料浆研究较少，对其在矿山的应用缺乏理论依据。

发明内容

本发明为了解决现有技术确定适合管道输送的料浆时,其准确性受到限制的问题,基于计算流体力学分析软件，提出一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法。

本发明可以准确判断适合自流输送的高浓度料浆及速度,并具有较好的使用效果。依据矿山实际充填管路进行建模，以废石，尾砂为原料配置高浓度充填料浆，研究浆体在管道中输送特性，分析输送过程中压力损失随浓度和流速的变化情况，以及弯管处压力损失的情况，确定适合管路输送的料浆流量与速度，为高浓度自流充填技术的应用提供理论参考。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下：

一种高浓度充填料浆自流输送最优料浆的确定方法，该方法包括如下步骤：

A、选取原料：用于充填的骨料分为粗骨料和细骨料；

B、确定实验材料的基本参数包括密度、堆积密实度、碱性率、活性率和质量系数；

C、确定符合高浓度条件的料浆：高浓度为在静置后还能保持不分层的料浆浓度；

在静置过程中，料浆中颗粒只压缩不存在自由沉降，特点为在体积收缩时不存在粗颗粒分选沉降，仅有少量水析出，在管道输送工程中不存在速度梯度；

D、基于充填管路图纸，应用前处理软件，建立充填管道的三维几何模型,生成三维的网格结构，输出文件并保存；

E、启动并选择3D求解器将几何模型导入；检查并显示网格.

F、将流体的物理实体加以模型化，引入流体质点和连续介质的概念方法；结合充填浆体的特点，对充填浆体做出以下设定：认为充填浆体不论是静置还是在管道中流动时都是连续的，无间隙；各个方向的力学性质是一致的；浆体在流动中是不可压缩的；满足定常稳定流动假设；浆体是无热交换的；