东乡铜矿深部胶结充填系统输送参数优化的研究

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1、摘要东乡铜矿为扩大产量，对深部矿体进行开采，但其管道自流充填系统在设计之初仅考虑到-75m水平以上空区充填的需要，而随开采的不断延深，其充填系统也暴露一些问题，如料浆输送浓度低，地下排水量大，充填管道长，充填倍线大，易发堵管事故，因此对东乡铜矿充填系统进行优化研究显得非常有必要。本文通过现场调查，理论分析，室内试验，和数值仿真模拟等研究方法，结合管道输送理论，对东乡铜矿管道自流稳定性进行理论计算与数值仿真模拟计算，对东乡铜矿深部胶结充填系统的规划做了一定的研究，为该矿安全、高效生产提供了一定的指导。研究内容和所做工作如下：（1）对料浆管道输送

2、理论的研究，主要涉及管道输送两相流阻力计算理论，管道输送工程特性。（2）对影响料浆管道输送水力坡度参数的测定，实验内容包括尾砂比重、尾砂容重、尾砂孔隙率、颗粒粒级组成、以及临界流速沉降实验。（3）对高浓度料浆管道输送进行现场工业试验，通过对四种浓度分别为：65.5%、68.5%、71.5%、74.5%的膏体进行地表模拟实验，发现按当前最大充填倍线的相似准则均能自流，不需加泵。（4）对管道料浆水力坡度理论计算，通过大量查考前人的经验公式，结合东乡料浆情况，选择经验公式，如金川公式以及长沙院公式对东铜管道自流进行公式验算，发现在该矿山进行膏体充填

3、工艺，浆体也能自流，不需加泵输送。（5）对管道输送所采用浓度、流速进行ANSYSFLOTRANCFD仿真模拟优化，发现68.5%～71.5%的浆体更适合管道输送，流速的变化对其水力坡度影响较大，建议东乡铜矿在保证充填量以及自流情况下，用较小流速来输送料浆。关键字管道输送；两相流；阻力损失；临界流速；CFD模拟IAbstractDongxiangCopperMineplanstoexpandproductionbyexploitingthedeeporebodies.Duetotheoriginaldesignofgravitypipeline

4、systemonlytooktheneedoffilling-75mlevelabovemined-outareaintoaccount,withthecontinuousextensionofdeepmining,thefillingsystemisalsoexposedsomeproblems,suchasthelowconcentrationofslurrytransport,thelargedischargeofundergroundwater,thelongfillingpipe,thebigfillingtimes-lane,mo

5、reaccidentofpipeblocking,sostudyontheoptimizationofDongxiangCopperMinefillingsystemisverynecessary.Onthebasisofresearchmethodsinthefieldofon-the-spotinvestigation,theoreticalanalysis,laboratorytestandnumeralsimulationanalysis,combinedwithpipelinetransportationtheory,thetheo

6、reticalcalculationandnumeralsimulationanalysisisconductedatthepipegravitystabilityinDongxiangCopperMine.AndthispapermakessomestudiesonthedeepcementedbackfillingsystemofDongxiangCopperMine,whichcanprovideaguidingroleforhigheffectivenessandthesafetyproduction.Theresearchconte

7、ntsandresultsofthisthesisareasfollows:First,studyonthetheoryofslurrypipelinetransportation.Basicallyinvolvethetwo-phaseflowresistancecalculationandprojectcharacteristicsonpipelinetransportation.Second,thispapermeasuredthehydraulicgradientparametersthatimpactslurrypipelinetr

8、ansportation.Theexperimentcontentsincludingtailingsproportion，tailingsvolumeweight