研究总尾矿充填浆脱水的流体动力学模型

文摘

为了确保整个尾矿回填的脱水效果,整个尾矿回填的脱水模型建立了基于流体动力学的基础上满足某些假设,和理论的解决方案。使用控制变量法研究脱水能力的变化与降水深度和半径,以及通过实验验证了模型的脱水模型的适用性。结果表明,脱水能力增加脱水半径的增加和减少脱水深度的增加二次多项式。通过比较实验值与理论值,发现脱水能力与半径的变化规律是相同的和脱水深度的增加而增加。原因是不保密的尾矿中细粒子的内容大,支管上的滤孔阻塞作用下的水动力的力量。因此,脱水效果的新root-like脱水管可以保证使用分支管安排完整的主排水管道的高度。脱水模型修改的测试结果,确保适用性。

1。介绍

一个安全、高效和低成本的脱水技术是至关重要的,确保填充效果。胶结充填采矿现状下,如果用于大型采空区开采过程中形成的矿床,充填采场的稳定性可以保证,但充填成本高。如果使用cementless填充,脱水效果无法保证和充填采场的稳定性无法保证,留下了一个严重的潜在安全隐患对矿业(1- - - - - -10]。如何解决问题的快速脱水和缩短灌装充填采场的时期已经成为第一个重要cementless灌装系统的高效、稳定运行问题。

世界各地的专家、学者进行了很多研究细粒尾矿脱水技术的(见表1)。脱水技术可以分为两类:外部效应和外部效应。

Zhang et al。23)改善了常见的排水管道不考虑外部效应,增加排水管道的数量,缩短排水管道的间距,设计了一种新的基于仿生学root-like脱水管,并进行了脱水测试新root-like脱水管和常见的排水管道,分别。得出新的root-like脱水管可以显著提高脱水率较常见的排水管道。学者们对动态模型进行了研究[24- - - - - -28),但很少有相关研究理论模型的尾矿充填浆脱水。

因此,现有研究成果的基础上,作者构建的脱水模型全尾矿充填浆流体动力学的基础上,分析变化规律的全尾矿充填浆脱水的脱水深度和脱水半径,进行室内脱水试验与工程实例相结合,实验值与理论值进行比较,并验证脱水的可靠性模型,全尾矿充填浆。研究结果丰富了noncemented填充泥浆脱水理论,从而达到快速脱水充填采场的目的,缩短灌浆期,提高充填采场的脱水效果。

2。脱水的全尾矿充填浆基于流体动力学模型

2.1。基本假设

(1)假设泥浆均匀,其浓度保持不变在脱水过程中,泥浆的非饱和导水率是恒定的。(2)假设脱水管均匀分布的深度范围内,流动的水充填体脱水管沿着不同的路径。排水管道越近,越明显的流线弯曲和水力梯度越大。排水管道的距离,流线弯曲程度逐渐降低,如图1。

右边的图1是排水管道,H是有效的尾矿充填浆脱水深度和是脱水深度(高度脱水管)。

2.2。建设全尾矿充填浆脱水模型

2.2.1。单一的脱衣舞娘

为了促进理论计算,假定全尾矿充填浆脱水模型图所示2和微量元素被选中为研究对象。

根据达西定律和裘布依假设,通量的无穷小元素如下: 在哪里问删除的水量,毫升;ω是水的表面切除;K是不饱和导水率,它可以测量通过渗透仪通过室内试验,cm / S;r圆柱体的半径,米;H是有效的脱水深度,米;和J平面径向流的梯度。

参考的研究方法29日,30.]介绍,通过引入势函数 :

根据轴对称条件和势函数,进行转换:

假设尾矿充填浆均匀,下面的公式是:

让h=H,然后

边界条件如下: 在哪里R是影响半径,距离主脱水管的中心边缘的影响范围;脱水深度;和半径是脱水。

在公式(2),变量是上述边界条件下分离和集成;它可以得出结论 ,可以得到以下公式:

通过减法公式(8)和(9)和消除C,我们得到以下结果:

用势函数为公式(10),全尾矿充填浆脱水的表达模型可以得到:

根据公式(11),不饱和导水率K有效的脱水深度H,影响半径R都是常数的基础上满足假定条件下,脱水深度呢半径和脱水的主要影响因素是全尾矿充填浆的脱水。

2.2.2。多个脱衣舞娘

两个脱水管作为一个例子来说明,指的是单一的研究方法脱水管,当两个脱水管道附近,可以计算全尾矿充填的脱水潜力根据叠加原理,这是下面的公式:

的公式,问₁和问₂脱水的整个尾矿充填浆脱水对应两个管道,r₁和r₂是两个脱水的脱水半径相应管道,然后呢C₁和C₂是常数。

一般来说,相同类型的脱水管用于项目,所以两个脱水的脱水半径管道是相同的,也就是说,r₁=r₂。假设整个尾矿充填浆脱水的对应两个脱水管道是相同的,也就是说,问₁=问₂公式(12可以转换成)

用公式(13)到公式(8)和(9)和消除C,我们得到以下结果:

用势函数为公式(14),我们可以得到全尾矿充填浆脱水的表达模型和两个脱水管道:

3所示。项目案例分析

上述研究表明,脱水半径和脱水深度是主要的因素影响尾矿充填浆脱水的。为了深入分析脱水,脱水半径的变化和脱水深度 ,脱水的新型根管和脱水试验装置设计的文献[23)是用作测试仪器。整个铁矿的尾矿用于准备noncemented填充泥浆被选中作为试验材料,测试步骤严格按照文献[的要求22),而理论模型的可靠性进行了分析通过比较测试值与理论值。

3.1。脱水的变化量与脱水半径

不饱和导水率K某铁矿尾矿充填浆0.19厘米/秒。提出了脱水深度为4厘米,脱水半径是4厘米,5厘米,6厘米,分别和7厘米。参数代入公式(11)计算脱水的尾矿充填浆量,计算结果呈现在图3。

它可以看到从图的观察3脱水的全尾矿充填浆量增加脱水半径的增加和显示了二项式关系。脱水半径的长度反映了新的root-like脱水管的支管。脱水半径越大,支管的时间越长,越整个尾矿充填浆脱水的。因此,提高整个尾矿充填浆脱水半径可以确保整个尾矿充填浆的脱水效果。

3.2。脱水的变化量与脱水深度

提出了脱水半径为4厘米,脱水深度为4厘米,8厘米,12厘米,分别和16厘米。上面的参数代入公式(11)计算脱水的全尾矿充填浆量,计算结果如图4。

从图可以看出4脱水的全尾矿充填浆减少脱水深度的增加和关系是二项。脱水深度可以反映的布局高度支管在主脱水管。脱水深度越大,越高的布局高度主要脱水管支管和脱水越小数量的整个尾矿充填浆。因此,支管的布局主要脱水管的底部可以达到改善的目的整个尾矿充填浆脱水的。

总之,有效的方法提高尾矿充填浆脱水效果的支管底部的主要脱水管和支管的长度增加尽可能多。

3.3。比较理论和实验值

为了验证脱水的可靠性模型,全尾矿充填浆,全尾矿充填浆的脱水试验方案设计如表所示2。

实验结果与理论计算结果进行比较,如图5和6。

从图可以看出5实验值曲线与理论值曲线基本上是一致的,这表明了理论公式可以更好地反映全尾矿充填浆的脱水状态。当脱水半径小于5厘米,高于实验值的理论价值,而当脱水半径大于5厘米,理论价值明显高于实验值。这是因为整个尾矿粒度组成是不被认为是理论公式。因为有很多细粒子在整个尾矿,支管上的滤孔将被阻塞在水动力作用下,因此整个尾矿充填浆脱水的影响。

从图可以看出6实验值的曲线是完全相反的曲线理论价值,这表明理论公式计算的结果与实验结果是不一致的。这一现象的主要原因是,有很多细粒子在整个尾矿,不断趋同的滤孔的主要脱水管和支管水动力的作用下,finally块上的滤孔主要脱水管和支管。

在测试结束时,一个新的root-shaped深度脱水的脱水管4厘米被从尾矿充填浆。发现包裹得严严实实的淤泥层厚度约2毫米形成表面的主脱水管和支管。上的所有排水洞主脱水管和支管被尾矿颗粒。尽管脱水量大在测试的早期阶段,它不能在后期脱水。新root-shaped脱水管从尾矿充填浆,如图7。可以看出,堵塞程度的主要脱水管和支管上的滤孔16厘米的脱水深度逐渐减少主脱水管的底部到顶部,和一层泥将形成底部在一定深度。然而,试验结果表明,整个脱水过程是连续脱水。因此,分支管道的安排全高度范围内的主要脱水管可以确保整个尾矿充填浆的脱水效果。

为了使本文的理论公式符合实际的尾矿充填浆脱水的情况,公式(11根据测试结果:修改) 在哪里一个校正因子, ,和其他字母有相同的意义。

总之,研究表明,脱水尾矿充填浆半径的变化规律与理论价值是一致的,而脱水深度的变化规律是不同的理论价值。这是由于尾矿中细颗粒含量高,滤孔主要脱水管和支管被屏蔽在水动力作用下,和2毫米厚度的表面形成主要脱水管和支管,地上的泥土层。因此,理论公式修改根据测试结果,以确保理论模型的可靠性。

的影响在实际工程中,由于管洗涤水和现场充填过程中,很难保证全尾矿充填浆的浓度不会改变后填入充填采场。因此,不饱和水的电导率K在公式(16)不是一个常数。为了获得准确的水去除,未胶结的回填的浓度与总尾矿必须被监控。

过程相关的尾砂胶结充填体脱水的脱水是安装新型根管,然后填补回填材料。虽然分支管道均匀分布在主排水管道,很难保证在灌装过程中,它也会影响脱水效果的新root-like脱水管。因此,我们仍然需要新的root-shaped脱水支管的管材进行相关研究。

4所示。结论

(1)满足某些假设的前提下,建立了全尾矿充填浆脱水模型基于流体动力学,和脱水半径和深度确定的两个主要因素影响全尾矿充填浆的脱水效果。结果表明,尾矿泥浆脱水容量的增加和脱水半径的增加随脱水深度的增加而减小。(2)结果表明,脱水半径的变化规律全尾矿充填浆与理论值一致,而脱水深度的变化规律不同于理论价值。发现表面有一层泥主要脱水管和支管在一定深度范围内的新root-shaped脱水管的底部,这是由于微粒含量高的整个尾矿和较低的流体压力。因此,基于测试结果,理论模型被修改,以确保可靠性。(3)全尾矿充填浆脱水模型建立了本文没有考虑管洗涤水的影响,现场充填过程,和灌装过程,因此与工程实践有一定的差距。进一步监测全尾矿充填浆的不饱和导水率和寻求新的支管材料的关键保证全尾矿充填浆的脱水效果。

数据可用性

实验结果支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢博士科研启动基金项目华北航天工业学院(bky - 2020 - 24)和中国国家自然科学基金(51674012)。

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