文摘

粘贴应保持均匀状态没有隔离或弱隔离在管道运输,可以减少管道堵塞的发生事故的工程应用。只有当糊均匀粘贴好采场流动性,流动性和采场也受采场的几何尺寸限制和其他因素。因此,它是非常重要的研究粘贴的同质性和分析采场流动性糊流变特性的影响。本文指出固相材料的垂直沉降速度在粘贴液相密度介质影响粘贴的同质性是主要的因素。增加塑性粘度和屈服应力的液相密度介质有利于增加聚合,然后减少的阻力的沉降速度总液相密度的介质。在此基础上,可以判断粘贴的同质性。简化粘贴的流场,利用柯西应力方程和流边界条件,粘贴采场流动性能之间的关系和粘贴流变特性进行了分析,并粘贴流形成的边坡角之间的关系模型和粘贴流变特性。与实验结果相比,模型结果的误差很小,和粘贴流的倾斜角可以预测。

1。介绍

研究流量的采场充填浆:史等。1)填充泥浆流进行了相似模拟试验和机械强度试验采场原位填充。结果表明,填充泥浆流的最终边坡趋向于正态分布时单点切削。在流动过程中,产生种族隔离和分层充填浆,主要表明,充填材料的粒径增加,然后降低砂浆的流动方向。陆等人的研究成果。2)表明,填充泥浆沿流动方向的轨迹曲线趋向于正态分布,沿流动方向和充填体的强度的砂浆decreasing-increasing-decreasing的展示了一个反s形分布。理论分析的结果唐和肖3)表明,充填后泥浆进入采场,它流到外围,桩的形状表面服从正态分布规律。标准差的大小反映了平滑或陡峭的表面后形成的浆流,和它的价值主要取决于充填材料和混合比例。回族et al。4]测试粘贴在不同浓度和比例的流动循环实验,最终确定了最佳粘贴填充浓度、最佳石灰砂,和相应的阻力。雪et al。5)进行了砂浆稠度试验针对不同泵送剂含量的影响在矿山充填浆。结果表明,泵送剂非线性梯度影响下滑,和越来越多的泵送剂,用相同的剂量泵送剂的影响能力衰退逐渐减弱;屈服应力和塑性粘度降低泵送剂含量的增加。泵送剂含量超过3%时,屈服应力明显减小。塑性粘度、泵送剂含量超过2%时,明显减少开始慢下来。道等。6],针对流变稳定性差的问题,分层在泥浆和管堵塞造成的粗骨料沉降在长途填充泥浆泵大双线煤矿充填开采,测量了流动性价值和流动性损失随着时间的四组充填浆通过流动性损失实验方法。扩散理论的基础上,李7)的垂直分布公式推导出粗骨料填充泥浆浓度,考虑固体颗粒大小的因素,颗粒形状和密度,泥浆密度和屈服应力。雪et al。8)针对萘系列减剂和高炉高效减剂,研究了减剂填充泥浆流的作用过程通过分析影响减水剂的添加方式和类型泥浆流变特性。试验结果表明,通过添加减料浆的流动性代理postmixing方法相对比较好,和分级的流动性显著提高尾矿泥浆添加减剂之后。在同等条件下,屈服应力和泥浆的表观粘度下降。妞妞和彭9]对流动性进行了实验研究,研究了砂浆的和易性与不同浓度和灰砂比聚合物通过使用桶和L-tube暴跌,最后得到的流变参数这种尾矿。高et al。10]研究polycarboxylate和萘强塑剂的影响磷尾矿充填砂浆的流动性扩张方法,流动方法,L-tube方法。结果表明,polycarboxylate强塑剂优于萘强塑剂。同时,polycarboxylate强塑剂具有很强的分散影响磷尾矿充填浆,这可以改变水泥的絮凝结构,提高填充泥浆的流动性。谢et al。11]做了一个新的定义的超细粒子填充泥浆的影响并分析了超细粒子泥浆的流变特性。

如上所述,许多学者分析了填充泥浆流动性的影响因素的实验和理论研究,并建立了一些定性分析模型。然而,大多数的分析是基于浆的管道运输能力,并没有深入讨论自由流动和找平砂浆的开放区域。它不能直接解决的问题在采场泥浆流动的能力。摘要填充泥浆的流变特性之间的关系,研究了采场流动通过构造一个直接填充泥浆流变特性的物理力学模型和采场流动。

2。理论研究

2.1。重介质的流变特性对泥浆均匀性的影响

填充泥浆可以视为一个悬架系统形成的聚合和液相重介质,所以液相重介质的流变特性和聚合的基本物理力学参数会影响总体的运动在泥浆中,从而影响水泥浆的同质性。

泥浆会议临界流动状态浓度的条件是粘贴,粘贴应该有足够的antisegregation能力。antisegregation能力不足往往会导致聚合过程中泥浆流的分离,粗骨料落定和积累的过程中,管道运输,形成栓塞,导致管道堵塞;或不均匀的积累在采场充填层形成一个弱的表面,这是非常不利于回填的控制力量。因此,它是非常重要的分析总在泥浆的压力,以确定临界流浓度条件下的定量表征浆和判断泥浆属于粘贴。

假设之间没有相对运动聚合和液体重介质在水平方向。在垂直方向,总被自己的重力平衡,浮力和粘滞阻力液相重介质(如图1):

在上面的公式中,代表粘滞阻力,代表液体重介质密度差异和聚合,和代表总体的体积。

有人指出液相重介质的粘滞阻力

代表了阻力系数,代表粗骨料的垂直速度,是液相的表观密度重介质。

因此,相对运动速度相对于液相总重中=

当雷诺数较低时,阻力系数可以表示为

方程(4)可以通过雷诺数表示;,总在垂直方向的相对运动速度的液相介质可以表示泥浆流的雷诺数。

然而,牛顿流体的雷诺数只存在。随着泥浆充填是宾汉流体的非牛顿流体,与牛顿流体相比,屈服应力 ;即剪切应力需要克服在流体流动。因此,牛顿流体的雷诺数公式不适用,需要取代了宾汉流体的广义雷诺数12]。

广义雷诺数泥浆的宾汉流体 在哪里代表了泥浆的粘度,代表了浆体的屈服应力,代表了泥浆的表观密度,r代表管半径的泥浆管流的过程。

方程(5)给相对运动的速度表达式的粗集料液相重介质。从(2),可以看出,在液相聚合的相对运动速度重介质的液相介质的塑性粘度和屈服应力,这是不同于牛顿流体仅受粘度的影响。事实上,当塑性粘度和屈服应力小,聚集的速度相对于泥浆将增加;和解将加速,导致隔离浆的流动过程;当增加塑性粘度和屈服应力不变,如果垂直总密度相对于液体介质的速度减少,泥浆仍然可以保持均匀的流动过程和屈服应力的降低也会导致聚合的相对移动速度。因此,泥浆的同质性不仅取决于塑性粘度的液体重介质,而且屈服应力。

大量的文件(13- - - - - -17]表明,经济衰退蔓延测试可以描述浆运动的隔离状态。

事实上,聚合和面上覆盖液相重介质可以视为一个单元(如图2)。聚合粒子运动时,面上覆盖液相介质和骨料均匀一起移动。如果相对运动距离超过厚度的单位,这意味着浆中分离运动。一般来说,衰退蔓延的测试时间 。

由此,泥浆隔离的判断公式获得:

方程(6)是泥浆同质性的判别没有隔离,在哪里指骨料粒径的比值在泥浆小球的粒径组成的液体介质。有人指出有骨料粒径的分布范围,所以r在上面的公式是指总粒子的平均半径的数学意义。

从上面的公式可以看出,浆的均匀性影响的屈服应力和粘度的液体培养基中,也是与骨料的级配(是综合反映层次和内容)。如果泥浆不符合上面的不平等,这意味着种族隔离发生在自然流动和管道运输过程中,或如果它不满足临界流动状态浓度条件下,它不是一个粘贴。

2.2。粘贴在采场流动的流变特性的影响

的膏体充填性能是一个重要指标在采场流动性能。流动性好的粘贴有长途自流平的特点,和形成的边坡角粘贴馈电点的最远的一端采场很小。要求最高的情况下连接,确保采场的顶板率条件下,它可以有效地减少屋顶连接,保证充填体的质量;当充填体作为工作平台,设备操作,工作平台的厚度均匀性可以保证,和充填体的损伤引起的厚度可以减少不足。

粘贴在采场流动图所示3:粘贴影响输送压力、重力和屈服应力。当输送压力和重力之和大于屈服应力,粘贴开始流动。流的粘贴,粘贴的堆垛高度减少,和自身重力产生的压力减少。当压力小于屈服应力时,粘贴停止流动;然后,积累形成的斜坡。粘贴产生堆积斜坡的停止,其流动形式可以简化为一定数量的自由流动的流体在水平无限空间。

所需的剪切应力粘贴流提供的压力在粘贴,粘贴的剪切应力从柯西应力方程获得 在这是粘贴流的阻力损失。

从糊的流变模型和剪切应力之间的关系,

以上的积分公式

需要指出的是,有一部分剪切应力小于顶部的粘贴(如图4),这意味着粘贴在这部分不会移动,所以速度 这个时候;然后,把它上面的公式:

我们的平均速度 ,和平均速度的表达式

之间的关系AB飞机上粘贴的平均速度和阻力损失可以获得。这是指出,粘贴速度分布Y方向,速度随的增加而减小Y的速度,但粘贴在水平是一致的X方向,这意味着为了保持速度,阻力损失增加X积极的方向:

从上面的公式可以看出与平均速度,高度H粘贴流动,流动的距离l。它粘贴时指出,停止流动,V= 0,和压力 提供的粘贴在这个时间;因此,获得:

然后,获得粘贴的气流角:

上面的公式说明了水平角之间的关系一定体积的粘贴和它的物理特性,可以用来判断流动距离和角度一定体积的粘贴。事实上,当确定糊的流变性质,只粘贴流的角度与高度有关。

如图5,粘贴高度越高意味着粘贴有更大的潜在能量,可以提供更大的压力。恒定的情况下粘贴阻力损失,粘贴压力越大,越远粘贴可以流动,其气流角越小。

在同样的高度流动,流动距离不同的贴与屈服应力(如图6);即屈服应力流距离成反比,和屈服应力越大,流动距离越小,而屈服应力越小,流动距离越远。这是相同的趋势粘贴扩张和屈服应力之间的关系在坍落试验。事实上,流动距离越远,角度越小粘贴后停止流动,形成的叠加角越小,越有利的顶部连接粘贴和工作面的水准,和安全的采矿活动和大型设备的操作。

3所示。实验研究

3.1。测试材料

在测试使用的细骨料是沙漠沙子和河沙,粗骨料是矸石。基本物理参数和分级如表所示1。

从表可以看出1,表观密度三种充填骨料的差距并不大。区别之间的填料密实度矸石和沙漠的沙子很小,和河沙是最大的,这意味着河沙有较小的包装体积和最高的包装简洁自然宽松的状态。

表2显示了矿物成分分析,可以看出,尾矿的主要组件是方解石和云母。尾矿的化学性质相对稳定,而且没有与水的化学反应。

作为细骨料,河沙和沙漠砂之间最大的区别是它们之间的层次的差异。三个分类聚集的负面累积分布如图7。

以下从图可以看出7:(1)风砂的级配范围是1.18毫米以下。一般来说,99%的风砂在0.6毫米;中值粒径和平均粒径的负面累积分布的风和沙是0.23毫米和0.3毫米,分别。(2)河沙的评分范围低于9.5毫米。一般来说,90%的河沙粒子低于4.75毫米;中值粒径的河沙的负面累积分布为0.89毫米;平均粒径为1.82毫米。(3)矸石的评分范围是10毫米以下,一般来说,90%的废石颗粒在9.5毫米;的中值粒径矸石的负面累积分布为3.56毫米;平均粒径为4.81毫米。

3.2。浆的均匀性测试

泥浆的同质性是一个必要条件来评估是否属于粘贴。均匀的浆可以流畅,减少流动过程中的种族隔离。根据理论研究,是否泥浆将依赖于公式(6的比例),它本质上取决于中央粒径的球形颗粒大小,液相重介质的屈服应力,塑性粘度和平均粒径的粗骨料。

浆均匀性的测试方案是基于粘贴的废石尾矿比7:3。液相重介质的流变特性调整泥浆通过调整质量浓度或水泥的内容。试验方案如表所示3。

下面可以看到从方程(6):必要条件来判断是否泥浆是隔离液体介质的流变特性在粗集料浆,包括塑性粘度和屈服应力。因此,有必要使用流变仪测试液体介质的流变特性。它可以看到从测试计划在表2粗骨料是浪费石头和细骨料是沙漠的沙子。因此,有必要测试沙漠砂浆的流变特性与不同浓度。试验方案如表所示4。

3.2.1之上。浆均匀性测试的结果

根据测试方案表4,液体介质的流变特性测试,以及测试结果如表所示5。

以下从表可以看到4:用相同的水泥含量、塑性粘度的液体培养基与质量浓度的增加,将增加,屈服应力遵循相同的规则。在同一浓度,与水泥含量的降低,液相介质的塑性粘度降低,这是由于液相介质中细粒含量的减少。

根据测试方案表3浆的均匀性进行了测试,分离结果通过观察泥浆的分离条件,并与公式的预测结果(6)(公式,流量是2.41 m / s管直径是0.138米根据金川二矿区的实际参数)。

如表所示6几乎没有区别,预测结果和实际结果,和泥浆开始没有种族隔离为82%,浓度达到临界流状态,这表明在这个浓度均匀性更好。然而,指出,预测结果与实际结果不同水泥含量时280公斤/ m和质量浓度是82%,和测量结果没有隔离,但预测结果表明隔离,这是由屈服应力和粘度测试结果之间的差异。事实上,预测公式(6)应该更加严格,种族隔离的判断会更保守。

3.3。流动性试验采场的粘贴

为了验证理论研究成果,进行了相似模拟试验的流动性上粘贴采场,和测试方案如表所示7。

在测试中,充填采场模型长度为4米,宽度为0.7米,0.6米的身高是由木板(图8)。粘贴上面比从一端注入设备保持设备关闭。当填充膏停止流动,充填体的高度测量和计算的最大坡度角充填体。此外,它是与坡角计算公式(13)。

3.3.1。采场流动测试的结果

根据采场流动测试计划,贴的采场流动测试进行不同比例和浓度,以及过程如图9。

可以看到下面的图形式9:在实验中,一个矩形槽的长度4米,宽0.7米,高0.6米是用木板建造的。注入准备粘贴矩形槽的一端。因为矩形槽的顶部不是关闭,粘贴的流动过程清晰可见。没有种族隔离的粘贴在实验中。粘贴后固化成型,测量的最大坡度角粘贴并与预测结果进行比较。

根据采场流动性测试的结果,表8是画的。

根据表中所示的内容8和图10条件下相同的材料和等级,最大坡度角随质量浓度的增加,因为粘贴的塑性粘度和屈服应力随着质量浓度的增加而增加,从而导致剪切应力的增加需要克服在流动过程中,导致最大坡度角的增加。预测边坡角有相同的变化趋势,实测最大坡度角,但预报值太大,因为预测边坡角的影响没有考虑粘贴动能最后粘贴的过程流流动状况。然而,预测边坡角是有效的为基础测量粘贴在采场流动,相当于增加一个安全系数粘流状态。如果粘贴的预测度不能满足流量需求在采场,其实际流动状态自然会不满足采场的需求。

一般来说,预测的值是接近实际值,误差在3%和11%之间。在同样的填充材料,浓度越高,误差越小。这是因为浓度越高,更好的泥浆的平均属性,这意味着泥浆更稳定,和它的屈服应力变化的可能性在流动过程中降低,从而减少错误。浆浓度越低,更大的剪切稀化的可能性,从而导致错误的增加。

4所示。结论

固体材料的受力分析,在致密介质液体进行粘贴,粘贴建立同质性的判断模型。通过实验验证了模型的模型。基于柯西应力方程,粘贴齿形角的预测模型是建立了简化的流动行为粘贴在矿业领域。预测模型是通过相似模拟试验来验证。结果表明,几乎没有区别预测模型和实际结果,预测误差小于11%。预测模型有更大的安全系数。上述两个模型的设计和优化提供了理论依据粘贴和采场结构。

数据可用性

使用的数据来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。