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《基于重力-机械力耦合作用的矿山尾矿充填挤压输送计算机模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
硕士学位论文摘要摘要水力充填作为充填采矿的一个必需的工艺环节和矿山固体废料资源化的有效手段，得到了广泛推广应用。充填料浆挤压输送是一种水力充填输送的新方法，它能够解决基于重力输送方法的料浆浓度低、料浆离析、水泥流失严重和基于泵送方法的充填料级配要求严格、易损件寿命短等诸多问题。但是，目前研究的充填料浆挤压(单缸)输送方法，存在的问题是输送效率低。本文针对此问题，采用理论分析和计算机进行模拟的方法，研究了基于重力一机械力耦合作用的充填料浆并联(双缸)挤压输送的可行性及其流动特性。建立了充填料管道并联(双缸)挤压输送模型，通过对各管段的受力分析，推导出了在假设并联(双缸)挤压输送设备活塞位移呈三角函数形式条件下料浆的51种运动状态以及各种运动状态下的入口管道和出口管道内料浆速度和加速度方程。用Matlab软件编写了计算机程序，模拟了在不同的管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等条件下，管道内料浆的流动规律。研究结果表明，在基于重力输送不可行的情况下，采用管道并联(双缸)挤压输送的方法，可实现充填料浆的输送；在给定其他条件及充填料浆浓度为77％时，管道并联(双缸)挤压输送量比单缸挤压输送量提高33．7％；调整充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和并联管段长度等中的任何一个参数，对管道内料浆的流动状态均会产生影响，其中，在管道长度一定时，并联管段长度将是主要影响因素。关键词：尾矿利用，矿山充填，挤压输送，计算机模拟 硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAsanessentialtechnologicalprecessandaneffectivetoolforturningthesolidwastesfromminingintoresources，hydraulicfillinghasbeenwidelyappliedintheminingindustry．Thesqueezed—transportisainnovativemethodofhydraulicfilling，whichCanovercomethedrawbacksoftransportbygravitysuchasthelowdensity,segregationandlossofcement，andtransportbypumpswithstrictgrain—sizegradation，moreeasy—wearpartsandshortwear-life，etc．Butthesqueezed-transportwithsinglecylinderexistsaproblemoflowefficiency．Aimingattheproblem，thefeasibilityoffillingslurryundertwincylinderssqueezed—transportandflowingcharacteristicswereinvestigatedbyusingthemethodoftheoryanalysisandcomputersimulationinthearticle．Modeloffillingslurryundertwincylindersqueezed-transportwasestablished．Ontheassumptionthatdisplacementofthepistonisexpressedastrigonometricfunction，fifty-onekindsofmotionstatesandvelocityandaccelerationequationsoffillingslurryinsideentrancepipelineandexitpipelineineachstatewerededucedbyforceanalysisComputerprogramiscompiledinMatlab．Theflowingstatesofslurryinsidepipelineweresimulatedundertheconditionsofvaryingpipelinenetworks，lengthofpipeline，verticalheightofpipeline，physicscharacteristicsandrheologyofslurry，movementcycleofpistonandcrankradiusbycomputer．Thestudyresultsprovedthatfillingslurrycanbetransportedbyusingthemethodoftwincylinderssqueezed-transportwhentransportationbygravityisinfeasible．Underacertaincondition，andthedensityoffillingslurryof77％，theflowoftwincylinderssqueezed-transportincreasesby33．7％ascomparedwiththatofsinglecylindersqueezed-transport．Flowingstatesinsidepipelinevaryasparameterssuchaslengthofpipeline，verticalheightofpipeline，physicscharacteristicsandrheologyofslurry，movementcycleofpiston，crankradiusandlengthofparallelpipeline，etc．Amongthem，lengthofparallelⅡ 硕士学位论文ABSTRACTpipelinewasamaininfluencefactorwhenlengthofpipelineisgiven．KEYWORDS：tailingsutilization，minefilling，squeezed-transport，computersimulationIII 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：玮丞J军日期：三Q啦年』月三日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：盔玉!j军导师签名五蜀堑猛日期：塑生年』月上日 硕士学位论文第一章文献综述1．1尾矿利用及处置现状1．1．1尾矿及其分类尾矿是指矿业开发中，由选矿厂排放的尾矿浆经自然脱水后所形成的固体矿业废料，有时也包括与矿石一道开采出来的采掘废石Ⅲ。根据尾矿选矿工艺类型的不同，尾矿可分为手选尾矿、重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿、化学选矿尾矿和电选及光电选尾矿。按照尾矿中主要组成矿物的组合搭配情况，可将尾矿分为镁铁硅酸盐型尾矿、钙铝硅酸盐型尾矿、长英岩型尾矿、碱性硅酸盐型尾矿、高铝硅酸盐型尾矿、高钙硅酸盐型尾矿、硅质岩型尾矿和碳酸盐型尾矿。1．1．2尾矿对环境的危害矿山经多年的开采，特别是在早期生产过程中，对当地环境造成了相当程度的不良影响及破坏。选矿尾渣的大量堆积，使尾矿库已超期服役，对下游居民及工业生产设施，造成严重威胁。在我国，仅有色金属矿山尾矿年产生量就达7780万吨，累计量约11亿吨，利用率仅为6％，占地约8000hm2n1。我国尾矿的特点主要为：颗粒极细，毒性很强，输送浓度很低，选矿厂输送出来的尾矿浆，固体质量百分比一般仅为20％左右，而80％以上则为水乜1。如此巨大的尾矿量给环境及经济等造成了巨大的“污染"。主要表现在以下几个方面：(1)矿产资源浪费严重由于我国伴生矿多，有的矿床中共(伴)生的有用组分价值大大超过了主矿产的价值，再加之我国选矿回收率低，这些共(伴)生矿物和有价元素的很大部分进入了尾矿之中。目前，我国有色金属矿山的采选综合回收率只有33％，可见有色金属在尾矿中流失的严重性。(2)堆存尾矿占用大量土地，人力、物力投入巨大我国尾矿产生量巨大，按重量计，我国铁矿石开采品位平均为32％，经选矿后则68％以上为尾矿，有色金属矿山如德兴露天铜矿，开采品位仅0．5％左右，经选矿后则99．5％以上为尾矿，而黄金矿山开采品位仅为几卧，经选矿后几乎100％为尾矿。目前，除了少数部分尾矿得到回填等综合应用外，相当大数量的尾矿只有堆 硕士学位论文第一章文献综述存，占用土地数量可观，其中包括大量宝贵的耕地资源。(3)尾矿堆存造成严重的水、土壤和大气污染由于金属矿山尾矿颗粒极细，排出的尾矿干固后极易扬尘；尾矿水中含有多种有害物质，其来源为选矿过程中加入的浮选药剂和矿石中的金属元素，尾矿水中的有害物质对环境的污染是多方面的，危害人类、动物及植物的生命安全或健康，污染水源和土壤，破坏生态平衡。(4)尾矿堆存隐患不断，事故频发，造成巨大的财产损失和人身伤亡尾矿在选矿过程中经受了破磨，体重减小，表面积较大，堆存时极易流动和坍塌，造成植被破坏和伤人事故，尤其在雨季极易引起坍塌和滑坡。随着尾矿数量的不断增加，尾矿坝的高度也随之增加，不安全隐患日益增大。我国已发生过大小事故数十次，造成巨大的财产损失和人身伤亡。按事故原因调查分析，国内尾矿库的主要表现为8大类，如表1．1口1所示。表1-1国内尾矿库病害分类统计2 硕士学位论文第一章文献综述1．1．3尾矿利用及处置现状对尾矿的综合利用开发研究国外进行的较早，工业发达国家已把“无废料矿山”作为矿山的开发目标，把尾矿综合利用的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志，其利用目的不仅仅是追求最大经济效果，而且还从尾矿资源综合利用率、保护生态环境等综合加以考虑，以达到环境保护与经济效益的平衡‘钔。我国是一个有着13亿人口的大国，据有关部门统计，如果按人均拥有矿产资源量计算，我国只及世界平均水平的一半，为美国的1／7，俄罗斯的1／10；某些矿种只及世界平均水平的1／4．1／10；即使是我国的一些优势矿种，人均后也毫无优势可言。随着我国社会主义现代化的迅猛发展，对各种矿产资源量需求的与日俱增，矿产资源的供需矛盾也将日益加剧。因此，加强我国的尾矿综合利用已成为目前我国矿业工程发展的一项重大课题碡刊。而随着科技的发展和对各种资源利用量的增大，尾矿的利用价值受到越来越多的重视，也为其开发利用奠定了坚实的基础。尾矿的综合利用主要包括以下两个方面：一是作为二次资源从中回收有用组分，即从各种尾矿中回收矿物精矿，缓解资源需求压力，变废为宝。二是直接利用。根据各种尾矿的粒径、矿物成分、理化和机械性质，分别将它们用于做采空区填料、筑路及制备建材等。尾矿利用的这两个途径是紧密联系的，矿山可根据自身的经济、技术条件进行选择，也可将二者结合进行开发利用。即先对有用组分进行回收，再将剩余尾矿进行直接利用，以实现尾矿的综合利用口1。(1)尾矿资源二次回收随着资源利用量的加剧和我国国民经济的快速发展，可利用的金属资源量在迅速减少，我国面临的极其严重的金属资源短缺问题陋1。因此，从各种金属尾矿中回收有价金属已成为必然，并已在实践中得到应用。金属回收包括黑色金属和有色金属的回收。黑色金属方面，包钢选矿厂利用生产铁精矿后剩余的尾矿，通过再磨，弱磁选，反浮选回收铁精矿，从而得到品位为62．11％的铁精矿嗍。另外，上海梅山(集团)有限公司n们、马钢南山铁矿选厂In]、连城锰矿n别、g马)ll峨眉铁合金有限公司n33等从尾矿中再选回收铁精矿，均取得了较好的经济、社会和环境效益。有色金属方面，铜绿山铜矿n钔、江西德兴铜矿的泗洲选矿厂n司在铜的回收上，八家子铅锌矿、南京栖霞山铅锌矿n叼在铅锌的回收上也取得了较好的经济社会效益。(2)尾矿在建材行业中的应用 硕士学位论文第一章文献综述选矿厂排出的尾矿粒度较细，在用其作为原料可以减少破碎、磨矿的成本，降低煤耗。研究表明，尾矿由于成份和硅酸盐材料中的玻璃、水泥、陶瓷等无机材料成份很接近，加入适当的校正的料和尾矿中稀有金属材料的作用，就可以得到比较用常规原料生产出来的产品具有更好的性能。我国的尾矿建材开发研究虽然起步较晚，但近几年来却发展迅速，已取得了一系列的成果n7。1钔，有些以投入实际应用。例如，尾矿用于制砖m2羽、生产水泥乜纠钔、生产玻璃与玻璃质制品乜引、生产建筑陶瓷制品等。但是，从现在了解的情况看，尾矿作为建筑材料确实需要非常的慎重考虑，要对尾矿的化学成分进行详细分析，看是否存在对人体健康不利的物质。因此，对于某些具有特定成分的尾矿作为建筑材料不是研究、发展的主要方向啪1。(3)尾矿在矿山充填中的应用由于中国矿山数量大，规模不一，所以充填类型也就多，在其他国家出现的充填工艺，在中国几乎都能找到。中国矿山充填虽有几百年的历史，但有计划的进行充填只是在近百年才出现的，然而，真正在矿山充填方面取得较大的进展，则是近40年以来的事瞳卜捌。对于那些有用组分回收、又无其他用途，或者限于现在的经济、技术条件无法进行回收利用的尾矿最经济有效的处理方法就是充填利用。按照充填材料和输送方式的不同，将矿山充填分为干式充填、水力充填和胶结充填3种类型。利用尾矿作为矿山井下充填的材料，现在已经取得很多成功的经验，许多矿山都在应用口Ⅻ1，南京铅锌银矿通过充填已基本实现无固体废料排放；铜绿山铜矿通过充填已基本实现无尾砂排放；凡口铅锌矿经过多年的生产实践，目前，矿山已建有国际上最先进的全尾砂高浓度胶结充填系统等6套水力充填系统。这使矿山的尾矿资源利用程度和开采率大大提高，减少了尾矿的堆存量，也就减少了对环境影响的强度，同时又将尾矿这一资源保存在地下，以利今后科技发展后重新开采、利用，因此是个一举多得的好方法。所以，在经济合理的前提下，应积极、鼓励矿山进行井下充填。长期以来，矿山充填仅仅作为地下采矿的一个工序，以满足采场地压管理的要求。随着社会的发展，特别是人类可持续发展战略的需要，使得21世纪矿山充填的意义远远不只局限于满足地下采矿的地压管理，还将逐渐展示出充分利用矿产资源与环境保护等方面具有的社会意义。因此，在矿山开采评估过程中应充分认识这一深层次上的意义，树立矿山充填的新观念啪1。4 硕士学位论文第一章文献综述座教堂的基础。1884年，在该州的另一矿山曾将废渣用水力充填到井下以控制火灾。大约在1909年前后，南非的威特瓦特斯兰、德国的煤矿、澳大利亚与美国科罗拉多州的金矿，首先实行了水砂充填呤71。1932年，美国的霍姆斯退克(Homestake)金矿开始采用水砂充填制止地表沉陷，由分级磨砂和水泥组成的充填料通过重力自流至采空区嘲。1949年，芒特艾沙矿首次采用了脱泥后的铅尾矿作水砂充填料，1972年，随着该矿新充填站的建立，重量浓度为68％的充填料用瓦曼(Warman)系列A型6／4高压密封离心式砂泵输送至井下汹1。在二十世纪40~50年代，加拿大萨德伯里(Sudbury)盆地各矿山广泛采用分级尾砂水力充填M。我国水力充填始于二十世纪60年代，湘潭锰矿从1960年开始采用碎石水力充填工艺，以防止矿坑内因大灾。1965年，锡矿山南矿为了控制大面积地压活动，首次采用了尾砂水力充填采空区工艺H¨。同年，金川龙首矿和凡口铅锌矿开始试验水砂胶结充填‘一1。在二十世纪70年代末之前，国内外矿山水力充填主要采用的是自流输送，在充填料浆临界流速和水力坡度方面，开展了大量环管试验并归纳出许多计算管道摩阻损失和临界流速的经验公式H州1。1．1．2自流输送研究概况自流输送是以自身的势能为动力克服管道沿程阻力而流动，实现自流的条件是在系统中具备的势能必须大于充填料浆通过管道系统时克服沿程阻力所须消耗的能量。受投资和地形等因素的限制，采用自流输送充填料浆的矿山，往往一套充填系统要服务较大范围的充填任务，造成充填倍线逐渐增大，为了将充填料输送至充填倍线较大的地点，不得不采用低浓度输送。由此给生产带来一系列问题‘伽伽，包括由于料浆的离析脱水、带走部分水泥和尾砂中的细颗粒，严重地污染了井下环境，给排水、清仓造成麻烦；胶结充填中水泥随矿石进入选厂，会给选矿带来不良影响；充填料浆的离析，使充填体表层形成一层不凝结的稀泥，对采矿作业带来不便；更为重要的是，水泥的流失和料浆离析，降低了充填体的强度和均质性，保证不了矿柱的安全正常回采，也增加了充填成本；细粒级尾砂送往尾矿库后，增加了堆坝的困难；充填效率低，充入采场多余的水需要排至地表，增加排水费用；充填难以接顶，因为每分层分一次或多次充填，由于料浆浓度极低，大量的水从采场中滤出后，必然留下一定的空间而不能接顶；低浓度的充填料浆一方面泄水时带走大量细颗粒，另一方面所产生的静压常常压垮充填挡墙，造成料浆流向井下巷道，污染工作环境，增加巷道清理费用。由于自流输送充填浓度低，给采矿工艺带来诸多问题，所以自70年代末开始，加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国和中国等国家开始研究高浓度／膏体泵压输送充填技术汹侧。5 硕十学位论文第一章文献综述1．2．3泵压输送研究概况泵压输送充填是基于高浓度固液混合物的流变特性及其在管道内的特有流动状态，并在泵送混凝土的基础上而发展起来的一种充填方式。膏体泵送充填可获得高密度的高质量充填体，在井下不需脱水，由于采用加压输送，则充填不受倍线的限制强引。1979年，德国普鲁萨格金属股份公司在格伦德铅锌矿开始试验泵送充填，采用经过改型的BRA2100H型四活塞混凝土泵输送膏体充填料嘲啪1。1985年，该矿正式采用泵送高浓度充填料，采用两台160kW经过改装的双活塞液压混凝土泵，输送距离达到3500m，充填料浆浓度为71％一82％嘞删。1982年，加拿大多姆矿(DomeMine)开始研究高浓度充填工艺嘲1。Inco公司利瓦克(Levack)也在大约同期开发高浓度管道输送充填系统泓嘲1。1986年，利瓦克矿开始试验采用混凝土泵(SchwingBP250)输送高浓度充填料浆∞羽。为确定高浓度充填料的泵送特性，美国矿业局Vickery等人于1989年完成了6次大规模泵送试验，结果表明，在一定流量下，随管道直径减小，压力梯度增加汹3。南非在一座矿山建设了一套水力输送试验系统，利用SchwingKSPl7双缸正排量泵或WarmanAH3／2离心泵进行环管试验，研究高浓度充填料浆输送的流变性能瞰制。1991年加拿大国际镍公司加森矿进行了泵送膏体充填料试验，充填料输送水平距离1006m，垂直距离1036m，膏体充填料重量浓度为84．7％嘞1。目前用于矿山充填的泵送设备主要是以下三类。(1)低扬程的离心泵；(2)高压力的往复泵(即正排量泵)；(3)介乎离心泵和往复泵之间的隔离泵。(1)离心式浆体泵离心式浆体泵由泵内叶轮旋转，将动能转化为压力能，泵内没有密封线，其流量随输出压力的变化而有较大幅度的改变。离心式浆体泵，因它的压力头有限，机壳耐压低和整机效率较低，属于低扬程泵。近年来离心式浆体泵技术发展很快，在寿命、扬程和效率方都有很大的提高。离心泵因扬程较低，多用于距离较短的管道；又因接触浆体的泵的零件因磨损而需要定期更换，所以离心泵必需有备用泵。(2)隔离泵浆体泵的最大特点或缺点之一是磨损较严重，泵的使用寿命低。为提高浆体泵的使用寿命有两种途径：一种是从过流部件的材质入手，研制出更加耐磨耐蚀的材质；另一途径是把浆体隔离在泵体之外，即泵体本身不直接接触浆体，此种形式的泵即为隔离泵。隔离泵已经在国内外一些矿山得到了应用№7。7阳，推进了水力输送技术的发展。6 硕士学位论文第一章文献综述(3)正排量泵与离心泵相比，正排量泵有很高的输送压力。正排量泵有活塞泵和柱塞泵两种，柱塞泵的最大压力达24～28MPa，并配备有清水冲洗系统，以保证工作过程中柱塞上不存在磨蚀性固体颗粒。活塞泵输送流量较大，但输送压力低于柱塞泵，最大压力为17～20MPa。易损件寿命短，备件费用高是正排量泵的缺点之一叭1。正排量泵是长距离浆体管道的主泵，在国外经过较长时间的考验，性能是比较好的。但由于结构复杂，维护困难，流量偏小等原因，在中、低压浆体输送系统中较少采用。1．2．4泵压输送高浓度／膏体充填料的研究泵送充填料是基于高浓度固液混合物的流变特性及其在管道内的特有流动状态，并在泵送混凝土的基础上而发展起来的一种充填方式。由于采用加压输送，则充填不受倍线的限制。由于充填料浓度高，相应地降低了水灰比，在充填料有不脱水、水泥消耗大幅度降低的条件下，仍可得到完整性好、强度高的优质充填体口州1。因此，泵送充填试验成功后，在一些矿山得到推广运用。(1)泵压管道输送的充填料粒级组成泵送充填能否取得成功，取决于所制备的充填料流变特性和在管道流动及静止时的稳定性。由于高浓度充填料所具有的内聚力和粘性，在管道内的流动状态与传统的两相流动具有本质的区别，具有满管低流速的特点，在管道断面上全部或部分充填料流速一致形成所谓柱塞流。所以，泵送充填要求所制备的充填料具有一定的内聚力，而不致于在输送过程中特别是停泵时产生沉淀、离析而引起堵管。同时为了减少沿程阻力和局部弯道阻力，要求充填料具有良好的流动性和可塑性，对充填料的这些性质可用一个综合性指标可泵性来衡量。混凝土泵送实践表明，在混合充填料泵送设计中，选择适宜的集料及合理得当的级配是最为重要的‘7钔。对于大多数矿山而言，最为广泛的充填料为尾砂、磨砂、山砂、戈壁集料、废石或其他工业废料。矿山充填料是一种低标号的混合物，其级配是以满足采矿工艺的力学性能为基本原则，不像混凝土集料级配那样严格。因此，其泵送性能远不如混凝土。由于不能满足泵送的要求，在采用泵送膏体充填料的矿山常出现堵管现象。为解决充填料的级配问题，格隆德铅锌矿的经验是在尾砂中掺重选废石玎町。图1．1是Verkerk等口妇推荐的在任何条件下均可泵送的两种膏体尾砂的粒度分布(曲线1和曲线2)和一种不可泵送的膏体尾砂的粒度分布(曲线3)，对于7 硕十学位论文第一章文献综述不可泵送的膏体尾砂，在泵压输送时，将会产生管道堵塞或膏体尾砂在管道内滞留一段时间。／7／|／}|／叭投|＼1／J3|I／10／，图1-1可泵送或不可泵送膏体尾砂的粒度分布(2)泵送设备易损件寿命的研究正排量泵常受磨损的部件有阀门、阀座、柱塞或活塞的密封圈、柱塞或缸的衬套等。南非约翰内斯堡联合投资公司(JCI)研究表明，正排量泵的高磨损率是由于以下原因所造成的口¨：(1)泵的排放工作压力高，达到40．60bar；(2)泵送速度高，为40．50m3／ll；(3)连续运行工作制；(4)石英岩物料的磨蚀性；(5)井下环境条件。现在所使用的泵的关键性元件之一是泵缸与排料管之间的密封装置，这种密封装置由一种“S"型管构件及耐磨板和耐磨环组成。“S"型管是装在枢轴上的，而且当处在泵送工作状态时，“S”型管交替地将每个缸与排料管连通。耐磨环附着在“S’’型管上并在耐磨板上横向滑动，而耐磨板又附着在缸壳上口H引。据Wingrove介绍，耐磨板和耐磨环的使用寿命平均为50小时。但是，如果没有正确地调整好耐磨板与耐磨环之间的间隙，在开始泵送2～3分钟这样短的时间内，这种密封装置就有可能出现故障。这会使细石英岩颗粒被从两配合面间高速压出，导致泵送工作突然失效。1996年，亨蒂金矿进行似高浓度泵送充填试验，采用2台正排量泵输送高浓度充填料浆，泵不能可靠地输送充填料，并且泵的球阀磨损大，试验结果表明长距离膏体泵送，在高压和磨损件方面对泵要求严格口钔。(3)泵送充填系统可靠性的研究8 硕士学位论文第一章文献综述Perry等在加拿大多姆(Dome)金矿试验高浓度／膏体充填时，采用一台混凝土正排量泵输送高浓度充填料浆，输送能力1．27m3／tl，由于机械故障，试验未取得成功。当泵送压力增加时，活塞与管路的密封出现问题。试验时的最大输送距离仅为45．72m，输送能力小于6t／h嘲1。澳大利亚柯林顿矿膏体充填系统在投入运行的前18个月中，系统运行不正常，出现的问题大多与管道磨损有关，后来在易磨损地段采用陶瓷和橡胶衬垫，减少磨损，从而大大减少停运时间叫1。1993年至1997年，济钢张马屯铁矿在试验全尾砂泵送充填时，由于充填站制浆能力波动范围大，很难与泵送能力匹配，试验期间泵送平均充填能力只达到29m3／h，远低于泵的额定能力50m3／ll，泵送试验未获得成功嘲。高浓度／膏体泵送充填系统包括尾矿浓缩脱水工艺与设备、充填料浆制备工艺与设备、泵送工艺与设备、活化搅拌工艺与设备、计算机在线控制技术与装备等，系统庞大复杂，可靠性低。金N--矿区的膏体充填系统试运行期间整个系统的故障主要集中在过滤、粉煤灰系统和地表搅拌系统。这3个部分的故障总数占整个系统故障的60％蛐引。此外，由于系统的复杂性，对操作人员的要求高。1．2．5充填料管道挤压输送方法及存在的问题针对矿山充填料自流输送料浆浓度低、料浆离析、水泥流失严重和高浓度／膏体泵送充填料级配要求严格、易损件寿命短和系统可靠性低等诸多缺点，何哲祥教授等人基于以下思路提出了一种基于重力一机械力耦合作用的全新高浓度充填料浆输送方法删。其思路是，在井下充填管路中间安装一种不同于传统正排量泵(混凝土泵)的挤压输送设备，在挤压输送设备的作用下，迫使充填料浆向充填管道出口方向流动，实现高浓度充填料的输送。设想在井下充填管路中间安装一种不同于传统正排量泵的输送设备(参见图l-2)，在此输送设备的作用下，迫使充填料浆向充填管道出口方向流动，实现高浓度充填料的输送。与传统的膏体泵送充填的不同之处在于，它利用充填管路中垂直管路及其内的充填料浆自重和浆体沿管边的屈服应力，取代正排量泵结构的心脏部分—分配阀门。因此，输送设备本身的结构与混凝土泵相比要简化得多，并且易磨损件少，相应大幅度降低运行费用。此外，此输送设备能够直接安装在传统的任何一个水力充填系统上，也不需要对原有系统进行任何改造，因而投资费用低。挤压输送设备具有正压排量泵的作用，使得新的充填管道输送方法能够继承高浓度／膏体泵送充填的优点。9 硕十学位论文第一章文献综述J八入uI々道一jm0t，，一一一一一一一1一≯”出【J铃道嚣i繁慈雾图1-2高浓度充填挤压输送原理示意图计算机模拟、实验室试验和工业试验证明充填料单缸挤压输送完全可行，可以解决充填料长距离输送的问题，充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和安装置(入口管道长度)等参数，对管道内料浆的流动状态均会产生影响，但对于给定的充填管路和一定的充填料浆，总能找到使入口管路和出口管路内料浆的流动速度大于零的合适参数，实现充填料浆挤压输送阳5|。但充填料管道挤压输送也存在以下问题：(1)充填料管道挤压输送能够解决充填料长距离输送的问题，但输送过程中不能实现连续输送，出现了间歇性输送，存在充填效率不高的问题，除此之外，在单缸输送活塞回程过程中，能量未能充分利用。因此需要研究充填料双缸(并联)挤压输送的可行性，解决单缸输送的充填效率和能量利用问题。(2)对于充填管道太长，一台挤压输送设备不能解决问题时，能否采用两台或两台以上挤压输送设备串联工作，仍需从理论上进行分析与试验研究。1．3本课题研究内容及意义1．3．1研究的主要内容针对摹于重力的充填料浆自流输送和基于机械力的充填料浆泵压输送两种 硕士学位论文第一章文献综述输送方法存在的诸多问题，重力一机械力耦合作用的高浓度充填料浆单缸挤压输送方法已经解决其中的一部分问题，但是单缸输送的输送效率低，在活塞回程过程中能量未能充分利用。因此本论文将对充填料并联(双缸)挤压输送的可行性进行研究，在单缸已有优点的基础上解决单缸输送的间歇输送造成的充填效率不高的问题和能量利用问题。其思路是，在单缸输送的基础上，入口管道和出口管道间增加并联双缸的管道，称为并联管道，代替原单缸所在位置。输送料浆时，输送设备的双缸活塞在输送缸内呈相差半个周期的运动状态作往复运动，在重力一机械力耦合作用下，充填料浆流向充填管道出口，实现充填料浆的输送。本课题将通过理论分析、计算机模拟研究，研究充填料并联(XX缸)管道挤压输送方法的可行性，以及相关参数对充填料浆流动性的影响。主要研究内容如下：(1)建立充填料管道并联(双缸)挤压输送模型。(2)对充填料管道并联(双缸)挤压输送料浆进行流量平衡分析和受力分析，构建三通处速度和加速度关系。(3)根据流体力学理论与方法，分析充填料浆在“挤压"状态下的受力状况，建立入口管道和出口管道内充填料浆运动方程。(4)充填料并联(双缸)管道挤压输送进行计算机模拟分析研究。运用Matlab编写计算程序，模拟研究某一时刻的入口管段和出口管段内料浆的运动速度和加速度以及三通内料浆的受力状态，从而研究充填料并联(双缸)管道挤压输送的可行性及料浆流动规律。1．3．2研究的目的意义自1864年在美国宾夕瓦尼亚州的一个煤矿区进行了第一次水砂充填以保护一座教堂的基础以来，水力充填技术已在国内外金属矿山广泛推广应用。但由于缺乏高浓度充填输送专用设备及工艺，充填料浓度普遍偏低，造成材料离析严重，水泥的流失和料浆离析，降低了充填体质量，增加水泥耗量和充填成本，以及一系列问题，至今，世界上还没有专门为矿山充填开发的输送设备。充填料挤压输送装置结构中省去了混凝土泵(如库依曼型)中的吸入阀和排一出阀，以及操纵吸入阀和排出阀的联杆，它解决了混凝土泵的核心问题，与其相比，具有明显的优点。(1)因为无分配阀，结构大为简化，易磨损件少，运行成本低。(2)挤压输送装置能够直接安装在现有的水力充填系统的管路上，能够输送充填站可以制备的、并且在重力作用下能够流至井下挤压输送装置处的高浓度或膏 硕士学位论文第一章文献综述体充填料浆，对充填材料没有IjP．N。(3)由于充填管道内的浆体在挤压输送装置的挤压作用下，不断地加速和减速运动，即使长距离输送低浓度充填料浆，管道内的浆体也不会发生沉淀而出现堵管现象。(4)因为挤压输送装置能够直接安装在传统的水力充填系统上，不需要建设新的、复杂的系统，不论对于新建充填系统还是对于现有充填系统的改造，都能节省投资费用。充填料挤压输送是一种具有工艺简单、投资与运行成本低，可替代传统的充填料自流输送和混凝土泵送充填的第三种水力充填输送新方法。本课题研究双缸挤压输送过程中重力一机械力耦合作用的料浆流动特性，为充填料挤压输送的应用提供理论基础，对于提高矿山充填水平，降低矿山生产成本，促进矿山减少排放和绿色开采具有重要意义。12 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析第二章充填料并联(双缸)管道挤压输送模型及各管段受力分析2．1充填料并联(双缸)管道挤压输送模型充填料并联(双缸)管道挤压输送方法的基本思路是，在井下充填管路中安装挤压输送装置，输送装置主要由三通、挤压输送缸和活塞、动力执行部分、润滑辅助部分等组成，在管道分叉处也用三通连接。三通把整个充填管道分成六部分(如图2．1所示)：连接A点和充填料制备站进料口之间的管段称为入口管段，长度为Ll，其中垂直管道长度为Hl：连接A点和B点的管段称为AB管段，长度为L3，，连接A点和C点的管段称为AC管段，长度为L4，连接B点和D点的管段称为BD管段，长度为L5，连接C点和D点的管段称为CD管段，长度为L6，其中AB、AC、BD和CD管段统称为并联管段；从D点至充填采场的管段称为出口管段，长度为L2；B、D两点处三通的第三个接口与挤压输送装置的输送缸相连。图2．1为并联(双缸)挤压输送示意图。入L]AB、AC、BD、CD管段为并联管图2-1并联(双缸)挤压输送示意图输送料浆时，活塞在输送缸内作往复运动。当活塞回程时，输送缸内将产生一定的空腔，入口管道内的料浆在垂直管道内料浆自重的作用下，加速向三通方向移动，以填充输送缸；当活塞冲程时，活塞将输送缸内的料浆推入三通，此时，该方法利用入151管段内充填料重力、浆体的屈服应力、惯性力和挤压输送装置的 硕十学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析机械力，代替了泵(正排量泵)的分配阀，使料浆流向出口管道，实现充填料的输送。2．2充填料并联(双缸)管道挤压输送假设条件为便于分析，作如下假设：(1)假定充填管路由垂直管段、水平管段和连接双缸的并联管段组成，垂直管段、水平管段、并联管段和挤压输送装置输送缸的直径相同。(2)管道内充填料浆不含气泡，在挤压输送装置的机械力和料浆自身重力作用下，充填料浆体积变化很小，可视为不可压缩体，充填管道内料浆中任意一点的压力P是向四周均匀传播。(3)充填料浆在管道内里柱塞状运动，其运动方程可用下式表示嘲1：％=鳓(》+i4％(2-1)式中：％一管壁处剪切应力，N／m2；pD_塑性粘度，N．s／m2；V一管道内浆体平均流速，州s；卜管道直径，m；T。-．浆体的屈服应力，N／ms。充填料浆沿程摩阻损失用公式(2-2)计算嘲：f：芸乙+等(2-2),up扛面乙+可式中：i一沿程摩擦阻力，MPa／100m．由式(2．2)N知，管道输送阻力i与管径成反比，与浆体平均流速成正比，与浆体的屈服应力和粘性系数成正比．在泵送充填管路系统一定的情况下，当浆体流速不变时，管道输送阻力随屈服应力(询和粘度系数(“)的增加而增大。(4)管道内浆体为连续流体，输送过程中不出现离析。(5)活塞由曲柄连杆机构驱动，驱动电机带动曲柄作匀速圆周运动，则活塞的位移呈三角函数形式变化。14 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析2．3充填料并联(双缸)管道挤压输送速度、加速度关系分析根据机械原理，挤压输送设备的活塞可由曲柄连杆机构驱动，也可由液压油缸或其它方式驱动，但其基本的结构原理都是曲柄连杆机构的演变。因此，本文假定活塞由曲柄连杆机构驱动，其曲柄连杆机构的运动原理见图2．2。从图2．2中可知，活塞的位移呈现规律性。如果驱动电机带动曲柄作匀速圆周运动，则活塞的位移呈三角函数形式变化，假定在压出行程区活塞的位移为s，则运动方程可表示为：s==1．-rCos∞吲1—cos∞t)式中：r一曲柄半径，m；啪动轴的角速度，rad／$。图2-2挤压输送原理与设备活塞运动计算图对(2-3)微分可得活塞的速度方程：出．’，=——=，国sincot出两次微分得活塞的加速度方程：‘口：粤：，国：cos耐口=萨吖国‘cos耐(2—3)(2q(2—5)根据以上挤压输送设备活塞速度和加速度方程可以对并联(双缸)挤压输送 硕十!学化论文第二章允填料并联挤压输送模型及各管段受力分析各管道速度和加速度进行计算。在A点处流量平衡见图2．3。并联管道图2-3A点处流量平衡分析根据流量平衡，得以下速度关系(此部分计算涉及到速度和加速度的地方均为矢量表示，对于管道内浆体从入口到出口方向为正方向，对于活塞内浆体朝向三通方向为正方向)：哆手rgosino)t。珞v'4+re)s哪+争V：V22岵+K式中：v：一入口管段内浆体平均流速，m／s；v：一出口管段内浆体平均流速，m／s；v：～AB管段内浆体平均流速，m／s；记～Ac管段内浆体平均流速，m／s；讧--BD管段内浆体平均流速，m／s；记—cD管段内浆体平均流速，m／s。则加速度的关系如下：(2．6)n．罾，K．K栅一十+一+K一Vv引=n．屹．吻．n一 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析a2acoscotro)cos(_Di25+6a；=口：一，国2f(2—7)口浮乜：+2J2．4充填料并联(双缸)管道挤压输送各管段受力分析充填料并联(双缸)管道挤压输送示意图如图2．1，现在分别对入口管段、AB、AC、BD、CD段并联管段以及出口管段进行受力分析，得出它们的受力或者压强关系。2．4．1入口管段受力分析(1)入口垂直管段受力分析在入口管段处，任取垂直管段内距料浆制备站距离为h1的浆体微元E进行受力分析，如图2．4。JrmgP_oS凰一一PoSfttPs微元E竖直向下运动时f上上mgP，芦国一PoStPs微元E竖直向卜运动时图2-4入口垂直管段浆体受力分析 硕士学位论文第一二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析当入口垂直管段处的浆体微元E垂直向下运动时，见图2-4的受力分析，由牛顿第二运动定律得mg一朋一Z=mqpghlS—PS—Z=maI7hi_p_f_6_t=29口：啊．·．尸=柏一2口：7jl一(芸％十可32如枞,gjU∥一当入口垂直管段处的浆体微元E向上方向运动时，见图2．4的受力分析，由牛顿第二运动定律得彳+mg一邢=聊q石+pgh_ls—PS=P跳q尸=7JjI+吾一詈讧J12IP=柏一2柏+(嚣丁0一i32如H．g／．3)啊5U“在入口水平管段处，当浆体静止时，动力无法克服最大静摩擦力，．·．7Jjl一面167Io啊<墨’<柏+31。6r。-^根据对入口垂直管段进行的受力分析可得垂直管段末端处压强如下：浆体垂直向下运动丑’=，yq一詈西q一‘面16丁o+萨32如M,)且浆体静止7q—j1。6，-。H。<异’<7q+历16T。H。卜(2．8)浆体垂直向上运动互’=7目一!西q+(面16丁。一可32如H,g)羁j3lJlj⋯j(2)入口水平管段受力分析在入口管段处，任取水平管段内距料浆制备站距离为ll的浆体微元E进行受力分析，如图2-5。18 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析f．．．1一————■PS微元E向A上N·因节tNf——．◆————◆PSJN，困．tNP1S微元E向入LJ方向运动时图2-5入口水平管段浆体受力分析当八151水半官段处阴泶1卒微兀El司A点万同还动时，见图2—5的受力分秽r，由牛顿第二运动定律得Ps—eljS一{L=mapgH,S一日S一彳=mal7q一墨’一吾=詈口：f1．·．日‘=7q—97__alii一(面16％+歹32如V：)‘式中：P一入口管段内浆体对A点的压强，Pa：只‘—-A点处对入151管段内浆体的压强，Pa；，y一充填料浆密度，N／m3；E一入口管段垂直管段高度，m；．斤一入口管段内浆体所受摩擦力，rn／s2；丁n一充填料浆屈服应力，N／m2；弘。一充填料浆塑性粘度，N·s／m2：g一重力加速度，m／s2；D一管道直径，m。当入口水平管段处的浆体微元E向入口方向运动时，见图2．5的受力分析，由牛顿第二运动定律得一日S+彳+PS=mal～鼻’S+石+pgHlS=pSlla 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析日’=7甄+吾一詈口：‘丑’=，yq一2口：‘+(姜％一百32心H,g3／313M一在入口水平管段处，当浆体静止时，动力无法克服最大静摩擦力，：·．7马一j1。6r。lI<毋’<，y且+j1。6r。lI根据对入121管段进行的受力分析可得A点处压强如下：2．4．2并联管段受力分析(1)AB、AC管段受力分析根据假定，管道内充填料浆不含气泡，在挤压输送装置的机械作用下，充填料浆体积变化很小，可视为不可压缩体，充填管道内料浆中任意一点的压强P是向四周均匀传播，所以入口管段与并联管段连接的三通处(图2．5中点A)存在：只=只=露。并联管道图2-6水平管段三通处浆体压强分析二、●●●●●＼r●●●●_、、，、，．h．H如厶坳学参号％一凡坫一s}矽M一如<．“小州7一g厶7一gq堕s!县偶卫s}偶爿内≈动运向管方通口三止入向静向体浆 硕十学位论文第一二章充填料并联挤胜输送模型及各管段受力分析而只’受力分析及结果如上，所以巧、只、鼻’在对应的运动状态下，受力结果相同，所以AB管段初端压强只如下：浆体向三通管运动浆体静止浆体向入口方向运动同理AC管段初端压强爿如下：浆体向三通管运动浆体静止浆体向入口方向运动在AB管段，任取管段内距A点距离为13的一浆体微元E进行受力分析如图2．7。1LN-f吾因气stN微兀E向B点运动时图2-7AB管段浆体受力分析f———◆————◆P3S微冗E向A点运动时在AB管段处，当浆体微元E向B点方向运动时，见图2．7的受力分析，根据牛第二运动定律得0、l●●●●、>，●，●l●、、厶以心乾矿啦砣矿+6一D—ol一3oM～如qM一如(7，L一<+厶<．q7一g乙7一g一％一偶堕如偶=一．=，芦厶、●●●●●0≯，●●j厶以。心弛伊啦弛矿+6一D一丁卜7M一如％M一如嚣旭嚣一<+厶<7一g厶7一g一％一偶堕如偶=一，=J』肛●■p圈p 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模犁及各管段受力分析e；s-p；s——f3=ma；e；S-f3一琏s=psl3武巧一吾一巧=以以巧一吾一巧=以蠢巧=乓一2以卜(嚣％+百32脚b,gD)毛j∥‘‘在AB管段处，当浆体微元E向A点方向运动时，见图2．7的受力分析，根据牛顿第二运动定律得一琏s+f3+琏s=ma；琏s—f3一e；s=一psi34巧一if3一巧=一以堪巧一吾一巧=呐西．·．巧=巧一詈砒+‘面16％一可32如屹,地在AB管段，当浆体静止时，动力无法克服最大静摩擦力，．·．巧一j1。6．r。／。<巧<巧+j1。6．1-。I，由以上受力分析得AB管段末端压强e3"：浆体向B运动浆体静止浆体向A运动16161632,爿一历％厶<取巧+面『o厶}-Q-12)乒乓一考西厶+‘五％一萨仰屹)厶j 硕士学位论文第二章充填料并联挤压输送模型及各管段受力分析根据假设以及ABD管段与ACD管段管段管径、管长和料浆等参数相同所以C点处压强与B点处压强分析相同。．．．AC管段末端压强P．”：浆体向c运动p4'爿一上西厶一(嚣％+萨32鳓h．g)厶’、j∥∥l浆体静止只一j1。6r。L。0，说明入口管道内浆体是向三通管方向运动，出口管道内浆体向出口方向运动，亦就证明了并联(双缸)挤压输送原理可行。假定某一充填系统，如图4-1所示：图4-1充填料并联(双缸)管道挤压输送示意图假定在管道挤压输送开始时，入口管道和出口管道内均充满料浆，挤压输送设备的活塞处于冲程状态的起始端(图所示的S=0)，即：当t=0时，将管道各处速度和加速度均设为零。在此起始条件下，模拟料浆的运动状况。4．2程序框架图及模拟程序根据第三章得到的51种可能的运动状态，通过受力分析与判断，编写程序框架图和模拟程序，以实现充填料并联(双缸)挤压输送的计算机模拟。程序框架图见图(4．2)。 卜吩^0匝桀尝世醛甲寸匝套辎墨琳右毅锌出鞲测扭警棣葵坪恹褂日捺愀留逍扑书隧 ∞n—D一回账尝世醛甲寸匝套辎暴蜮盘煅簿出鞲测啦岱牧亲野根褂圜躲仪秘避扑书隧 小n(3v田账翼女璎甲々匝藉辎暴琳基测舞出塔测扭岱牧荽磐根褂目掀仪秘逍扑书匿 。寸^弓一clj蒜尝世醛叩寸匝套辎暴琳基汹锯出妪测扭岱牧亲野恹褂目捺仪秘堪扑．+匿 隋利军学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟4．3计算机模拟及分析原始参数：L3--2m，L4=2m，Ls=2m，L6=2m，在没有特别说明时，此组条件将不变。4．3．1充填料并联(双缸)管道挤压输送模拟对于某一充填系统，己知H、D、丫、Xo、“B、T，以时间t为变量，根据第三章推导的速度和加速度方程，计算某一时刻入口管道和出口管道内料浆的运动速度和加速度，根据计算结果判断入口管道和出口管道内料浆的流向，增加一个时间步长dt，重复上述计算。调整L、Ll等参数，重复上述过程，如此循环往复，模拟充填料浆在挤压输送下的流动状态。假设：挤压输送设备安装在距地表充填站600m处，H=300m，D=0．15m，y=19600N／m3，Xo=50N／m2，脚=o．5N·s／m2，曲柄半径r=lm，活塞运动周期T_3s。(1)小充填倍线输送模拟自流输送在小充填倍线下虽然能够实现，但其速度和料浆浓度会受到很大制约，由此给生产带来诸如水泥流、料浆离析、增加排水费用和污染井下环境等一系列问题。如果在能够实现自流输送的情况下使用挤压输送设备实现输送，那么就能解决以上问题。在以下模拟中主要以充填料浆流量为评价指标，以取得影响挤压输送实现的因素和最佳条件。当管道长度Ll=700m，L2=300m时进行模拟计算，此时的充填倍线约为3．4。将入口管道和出口管道内料浆速度随时间变化的计算结果绘成图4．3。从图4．3中可看出，在第一个周期内，当t=0时，入口速度和出口速度为零，这与假定的在挤压输送开始时，活塞处于冲程的起始端的情形相吻合。从第二个周期起，当活塞处于冲程的起始端时，即当t=3、6、9、或者12等时，vl；e0。在前四个周期内，浆体流动速度基本处于直线上升阶段，从第五个周期开始，浆体流动速度趋向于平稳，只在小范围内呈极小波动状态，越往后越趋向于稳定。从第七个周期起，浆体在入口和出口处的流动速度矿随时间的变化曲线已经平稳，趋于相同，但仍在极小范围内波动(见图4-4)，说明起始条件的不同，仅对前几个周期内料浆的运动有影响，而对后面周期内的料浆运动无影响。因此，在以下的模拟计算中，只列出到平稳状态的计算结果。并且进入稳定状态后，v>0，料浆实现正向输送，浆体流动速度基本相同，也实现了我们所希望的连续输送。41 隋利军学位论文第pU章充填料并联管道挤压输送计算机模拟望善瑙制测地口一<弓|图4-3L-=700m，L2；300m时出入口管Co,t．度与时间关系曲线鼍＼瑙制图4—4平稳状态一个周期内的速度随时间变化曲线由图4—4我们可以看出在平稳状态下料浆挤压输送速度也不是稳定的，是在周期性变化的，但是由于其变化极小，所以在图4—3中表现为近似直线。42 隋利军学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟．．⋯．：．⋯．⋯．．．．厂⋯_⋯图4-5L，--800m，L2--400m时出入口管段速度与时间关系曲线图4-6Ll=lOOOm，L2-500m时出入口管段速度与时间关系曲线当管道长度Ll=800m，L2=400m和Ll=1000m，L2=500m时进行了模拟计算。将入口管道和出口管道内料浆速度随时间变化的计算结果分别绘成图4．5和图4·6，由图中可以看出其整体运动趋势与图4．3相似，分别经历了上升阶段、趋向于稳定阶段和稳定阶段。以上均为小充填倍线下的模拟结果，由于其出入口速度均v>O，证明在能够自流输送条件下依然可以使用挤压输送装置进行料浆输送。854321Os，Ⅲ，瑙硝Ⅱ<茁 隋利军学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟(2)大充填倍线下输送模拟大充填倍线下的挤压输送是本论文研究的主要课题，大充填倍线下能否实现输送也是衡量并联(双缸)挤压输送成败的主要因素。设管道长度Ll=1500m，L2=1000m，此时的充填倍线大于8，高浓度浆体在自流下将很难实现输送睛71。将入口管道和出口管道内料浆速度随时间变化的模拟结果绘成图4．7，从图4．7可看出，在第一个周期内，当t--0时，入口速度和出口速度基本为零，这与假定的在挤压输送开始时，活塞处于冲程的起始端的情形相吻合。从第二个周期起，当活塞处于冲程的起始端时，即当t=3、6、9、12或15时，vl≠0。在前四个周期内，浆体流动速度基本处于较快增长阶段，从第5个周期开始，速度在基本处于平稳状态，浆体在入口和出口处的流动速度V随时间的变化曲线趋于相同，说明起始条件的不同，仅对前几个周期内料浆的运动有影响，而对后面周期内的料浆运动无影响。因此，在以下的模拟计算中，只列出到稳定状态的计算结果。董恻幽Ⅱ一<茁时间，s图4—7L,=1500m，L2=1000m时出入口管段速度与时间关系曲线图4．8为Ll=1500m，L2=1000m稳定状态下A,ta管段、AB、AC管段速度与时间关系曲线。从图4-8可以看出，进入稳定状态后，出入口管道内的料浆速度基本保持不变，而并联管段的速度呈现类正弦变化曲线，且Vl、v3、v4关系符合速度推导方程q=也+以。 隋利军学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟；一八匕时间／sVI一入口管段速度，、r3-AB管段速度，v。—Ac管段速度图4—8La=1500m，L2=lOOOm稳定状态下入口管段、AB、AC管段速度与时间关系理想的状况是在挤压输送作用下，入口管道和出口管道内的充填料浆运动速度均大于零。从图中可看出，在一个周期内，没有出现v0’3D”3×0．125同样，当料浆浓度为77％的上述相关参数代入上式右边，得： 硕士学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟，y日一j1。6．r。L=2。1。。×300一面1而6x96．21x1500=-127440单缸挤压输送流量>自流输送流量。当料浆重量浓度77％时，单缸挤压输送的模拟计算结果如表4-1所示表4-1料浆浓度为77％的管道挤压输送模拟计算结果由表4．1可知，最佳条件下的单缸管道挤压输送流量为92．51m3／h，而由图4．18可以看出在作图所列条件下L=1500m时双缸挤压输送流量为123．7m3／h，输送量提高33．7％。所以当充填料浆重量浓度为77％时，在一定条件下，双缸挤压输送流量>单缸挤压输送流量。由以上分析知充填料双缸挤压输送流量随料浆流变力学参数改变而改变，在料浆浓度较高时可以实现输送，而且料浆流量大于自流输送和单缸挤压输送的流量。4．4小结(1)．充填料并联(双缸)管道挤压输送模拟表明在参数合理、条件合适的情况下完全能够实现料浆连续输送，输送量随管道的增长而减少，并且输送量也能 硕士学位论文第四章充填料并联管道挤压输送计算机模拟够比单缸输送量大。(2)．模拟计算结果表明，挤压输送的起始条件，仅对前几个周期内料浆的运动有影响，而对后面周期内的料浆运动无影响。(3)．管道总长度和管道垂高是影响充填料浆流量的重要因素，并联管段长度和长度比也是影响充填料浆流量的主要因素。对于给定的充填系统及料浆，管道总长度越长料浆流量越小；管道垂高越长，流量越大。并联管段长度和长度比的不同，入口管段和出口管段内的充填料浆运动速度随之变化。(4)．挤压输送设备的活塞运动周期和曲柄半径对料浆流量存在影响。当挤压输送设备安装在同一地点时，挤压输送设备的活塞运动周期不同，料浆流量也不同。其规律是，周期越短，料浆流量越大。当活塞运动周期为2s、3s、4s时，料浆流量随曲柄半径的增加而上升，至大约曲柄半径为1．5m时，流量达到了最大值，而后，随着曲柄半径的增加，流量逐渐降低。所以当活塞运动周期为2s、3s、4s时，最佳的曲柄半径是1．5m。(5)．料浆流变力学参数对并联(双缸)管道挤压输送有影响，并联(双缸)管道挤压输送方法能够实现对高浓度浆体的输送。在其他条件固定及充填料浆重量浓度为76％时，双缸挤压输送量比自流输送提高131％，比单缸输送提高94％；充填料浆重量浓度为77％时，输送量比单缸输送提高33．7％。 硕士学位论文第五章结论与建议5．1研究成果及结论第五章结论与建议本论文建立了充填料管道并联(双缸)挤压输送模型，对输送条件进行了假设，推导出了并联(双缸)挤压输送设备活塞位移呈三角函数形式时料浆在各三通处速度、加速度的关系，对各管段进行了受力分析，以及推导出了在并联(双缸)挤压输送设备作用下，入口管道和出口管道内料浆可能的运动状态的速度和加速度方程。利用得到的速度和加速度方程，用Matlab软件编写了计算机程序，模拟了在不同的管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等条件下，管道内料浆的流动规律，研究结果如下：(1)．在并联(双缸)管道挤压输送在参数合理、条件合适的情况下能够实现料浆输送，并且是连续输送，输送量大于单缸输送，实现了提高效率、节省能耗的主要目标。(2)．挤压输送的起始条件，仅对前几个周期内料浆的运动有影响，而对后面周期内的料浆运动无影响。(3)．管道总长度和管道垂高是影响充填料浆流量的重要因素，并联管段长度和长度比也是影响充填料浆流量的主要因素。对于给定的充填系统及料浆，管道总长度越长料浆流量越小；管道垂高越长，流量越大。并联管段长度的不同，入口管段和出口管段内的充填料浆运动速度随之变化。(4)．挤压输送设备的活塞运动周期是影响充填料浆流量的又一因素。当挤压输送设备安装在同一地点时，挤压输送设备的活塞运动周期不同，料浆流量也不同。其规律是，周期越短，料浆流量越大。(5)．曲柄半径对料浆流量存在影响。对于假定的充填系统，在假设活塞运动呈三角函数规律的前提下，当活塞运动周期为2s、3s、4s时，料浆流量随曲柄半径的增加而上升，至大约曲柄半径为1．5m时，流量达到了最大值，而后，随着曲柄半径的增加，流量逐渐降低。所以当活塞运动周期为2s、3s、4s时，活塞的最佳曲柄半径为1．5m。(6)．料浆流变力学参数对并联(双缸)管道挤压输送有影响，并联(双缸)管道挤压输送方法能够实现对高浓度浆体的输送。在一定条件及充填料浆重量浓度为76％时，双缸挤压输送量比自流输送提高131％，比单缸输送提高94％；充填料浆重量浓度为77％时，输送量比单缸输送提高33．7％。(7)．调整充填管道长度、并联管道长度、管道垂高、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径及料浆流变力学参数等参数中的任何一个，对管道内料浆的流动 硕士学位论文第五章结论与建议状态均会产生影响，但对于给定的充填管路和一定的充填料浆，总能找到使入口管路和出口管路内料浆的流内速度大于零的合适参数，实现充填料浆挤压输送。5．2存在的问题与建议(1)．建议进一步对并联(X2缸)挤压输送模型和假设条件进行优化，得到更切合实际的并联(双缸)挤压输送模型。(2)．在模型优化的基础上，对并联管道长度进行经济分析，并进行扩大试验，优化工艺条件，使其能够应用于实际生产。57 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硕士学位论文附录l吃嘶一等砌鬲豢学岩嚣‰sin国，+堕!刍±刍2堡．32,u口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(一厶+厶)(厶+厶+厶+厶)6∥口(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)矗：R国z!刍±垒二兰立刍!刍±!刍±垒丛刍二刍!二!刍±垒±刍±刍2刍cos国f。(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)-C——一贯‘1．3292／ytpeD反：R国z!刍±垒±生±刍!刍±!刍±生基刍二刍2二!刍±刍±刍±刍2刍cos缈f‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+三5)(厶+厶)-C——仑一舌‘1．3292／7tpD。西：R国：【!生些±刍±刍2刍二!刍±垒丝L—一一1】∞s国f’‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。一c丝塑￡一等。3D2y。a'4=-Ro)2哥轰等等等‰叫cos掰‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。-C墼e一贯‘一4D2，，一远=‘等P一32晰g／Jpt讹2鬲箍等学箫‰⋯，瓦=毛等P一32叻gltLt砌2雨貉等筹豁‰⋯r(3)t=R缈皇生2—垒毛≤每芝孝簧笔j}芝毛三丢穹号孝}}鲁孝；专曼未丢铲豇n缈，+Cle．32聊g,u8t+瓦D2r百面酉H百,(L百3+1面,4+L而5+1习,6)丽一里生!刍±刍±刍±刍21刍±刍2±!刍±垒±刍±刍基刍±生26∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+Ls)(L4+厶) 硕士学位论文附录l讧：R国!刍±垒±刍±刍2刍±!刍±刍21刍二刍2二!刍±刍±刍±刍2刍siIl国r2(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)32口H。+f岔一贯+』翌刍!刍±刍±刍±刍22329p(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+乞)Dz'o(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)+(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6pp(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)32cⅡ．E：c3P一芾+R缈【—j生生堕必世一一1】sin国f’3‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)1．D27(厶+厶)％32,up(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)％(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)t嘶一静地t鬲篑等学替‰叫s证国r+盟!刍±刍2刍32／ap(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)D％(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)6／zp(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)讧：GP一芾+R缈—j生生量垫造型立丝14_一s试国f’(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．D2y(厶+L6)骂32pp(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6鳓(厶+／吃Xg+厶+厶+厶)+(厶+L0(g+厶)吒唧一警砌鬲篑等岩筹‰咖彩，+堕!刍±刍2堡32yp(厶+zO(g+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)DTo(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)6∥，(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)反：Rc02坠±墨±．刍±刍垦』刍±刍丛刍垫2二坠±生二墨二丝cos国f1(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)‘等P一等67 硕十学位论文附录l硅=Rro2(厶+厶+厶+厶)厶+(厶+厶)(上4一厶)一(厶+厶+厶+厶)厶。329／a声‘考如=RoJ2【(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)一挚，e商，(厶+厶+厶+厶)厶+(厶+厶)厶(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)‘等P一等f(厶+厶+厶+厶)厶+(厶+厶)厶——1]COSmt(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)e一等r正=‘酱瓦=‘考(4)(5)q=rrosincotv：=rwsinwtsinwt屹21，3=01，：=rcosincotv≥rcosincotV6=0—-1]coscotCOScot(厶+厶+厶+厶)厶+(厶+L2)厶(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)COSot!刍±刍±刍±刍2刍±!刍±垒2刍一cos缈f(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)v：嘶一考∥a-Rco(端●^a。=，．国‘cosota：=r(02eosota≥0a：=，．国2coso)ta≥r(02cosmta6=0一)sincot+D2-----LZ32／aa赢。厶+厶+厶+厶16r0厶+厶+厶一厶13Dy厶+厶+厶+厶。讥=ce茜∥一R国(j立盟一1)sin国r+盟【一一L2、厶+厶+厶+厶732／aa。厶+厶+厶+厶16r0厶+厶+厶一厶3Dz厶+厶+厶+厶b=0，．L『一20一，缈油一◆R妇一D耐酱=．4．铲‘国足R+一塑巩些巩 硕士学位论文附录lt咄一》砌c糕-1)咖褂两D2y【志16％厶+厶+厶一厶3Dy厶+厶+厶+厶也=rcosincot讧’6P争砌熬sinaTt+3D弛2y点一16％厶+厶+厶一厶13Dy厶+厶+厶+厶14=‘等P一渺协2赤cos功，正=‘等P一考∥+Rc02赤cos国r远：0瓦=‘等e一骞坳t+Rm2志cos缈，以=，力2coscot瓦=‘等e一骞∥t--R602羰cos缈rE=Cle一誉咿+尺uz—靠呓=C2P面329Ⅳ．恤再毒河E=0s证叫+象霄鑫鬲一胬t咄秒恤志咖研+瓦D2,yr志一胬E=rcosincot吃=c-6P一面329，／J，一R国z滁堕巩l一2J赤堕弛 硕士学位论文附录l口：一Cl‘32聊g#ae。1+Rw2雨靠c⋯。1D2，y厶+厶+厶+厶咖-c2．32明g#ae”⋯+Rw2再靠c⋯以=0以q哿P一篝#3t恤2赤cos叫a≥to)2cosmt扣G百329／tBP一骞．pt_Rc02羰cos功，(7)“：砌．刍sin缈f+堕【_一上一一一16ro生生坞1厶+厶+厶+Ls32／口p‘厶+厶+厶+厶3Dy厶+厶+厶+厶。：砌．刍-slni缈H堕【—jL一一16ro生生坞厶+厶+厶+厶329口‘厶+厶+厶+厶3Dz厶+厶+厶+厶。+C2P一》E嘶一篝坳'-Rw揣sm以+面D27赢16丁。厶+乞一厶+厶13D7厶+厶+厶+厶。1，j=rcosincot砒志sincot+3D弛27c志一茜鞘+西渺吃=0al=32岬g／tp唧一骞／口pt+Rm2焘cos国，COS国f志∥丝研Q墼观3一．呸 硕士学位论文附录l扣等C3P一》协2(a：=，．功2COS堪=一百329pp≯∥协2厶+岛+厶+厶厶+厶+厶+厶—-1)COS(-OfCOScota：=0(8)t=01，'=0●呓=己e一争砌蒜sina／t斗·鲁黼t：‘口一渺讹厶+厶sincat一—Dr—o刍±刍二刍二刍厶+厶+厶+厶％厶+厶+厶+厶t=c5P--329Jur"+R缈再‰sm褂瓦Dro再L3+丽L4-Ls-L6吃=屯P争嘞热s证卅鲁黼西=o吐=o西=‘两329心P一》嘞2燕cos国ft=G瓦329鳓P一篝／gt+Rc02热⋯r蠢=‘瓦329仰．e矽329．协2d‰⋯r屯=己两329鳓P一渺砌2拣cos国， 硕士学位论文附录1(9)“：砌坠生些掣幽±垒2堕生塑生尘些sin国f1(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+cP一等+』兰乙堡!刍±刍±刍±刍1132／t口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro2(厶+厶+厶)(厶+厶+厶)一2厶厶一(厶+厶)(2厶+2厶一厶+厶+厶一碰6kta(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)讧：R缈—(Ll+L2+L4+L6)g+(Lq+L2)—(L4-g)-(La+L2+g+g)L4sin国r2(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。，1。一亏尹‘．D27el(厶+厶+厶+厶)232,ua(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro2(厶+厶+厶)(厶+厶+厶)一2厶厶一(厶+厶)(2厶+2L=一厶+厶+厶一厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)也=Ge一32D29l，“#．t+R缈c乙i；{等毛乏{毛三专毛}鲁{耋占i差}‰一·，sm国r．D27(厶+厶)马32,up(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶一厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶+厶一厶)6∥芦(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)t：qP一32。g一／a#．t—R缈【-云jI等乏}晕主j}专孝主暑{专鲁‰一-，s；n国r．D2y(厶+厶)q。32,u0(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)D％(厶+厶+厶+厶)(厶+厶+厶一生2二!刍±刍丛刍±生二刍±生16／,口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)t母一静枇雨等若邕鬻‰sin国r．D2y(厶+厶)日’32∥口(厶+如)(厶+厶+厶+厶)+(厶+g)(L4+zO——．D．．．．r．．o．．(．．／-．q．．．+．．．．／．-'．2．．．+．．．．L．．4．．．+．．．g．．．．．)．(．．／．-q．．．+．．．．／．-．'2．．．-．—．g．——．．+————L——,——)——-————(—L———l——+———L———2——)—(——／—-—a——+————／—-—'2———+———／—-—'—4———-———g————)—6／．9(厶+g)fg+L4+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶) 硕士学位论文附录I吃=c：P一32D29／，J#t一尺彩刁_i丢轰主}≥云{乏}拿芝等}g}‰sm勿r．D27(L3+厶)％32,u口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)一里堡!刍±刍±刍±刍基刍±刍±刍二刍2二!刍±垒21刍±刍=刍±刍26鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)al=R(．02绁等岽等掣等学鬻等业cos国，(厶+厶)(厶+厶+厶+乞)+(厶+厶)(厶+厶)⋯一，329／Yp。一虿芦。1一D2y‘反：R：．02里王生生姜兰L；肇￥[望当二兰立垡生二生上业二刍±刍2刍∞s国f。(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)⋯⋯‘等P普五：R(_02【_0鸳生生些丝出．±必一l】cos彩r’。(厶+厶)(厶-I-厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。_C兰盟2晋’D2y瓦：一R(．02【一—望生堕兰丝型生型L一1】c⋯f’。(厶+厶)(厶-I-厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。。塾2晋4D2y反=‘百329fl#P32虬g／a#t耐鬲箍岩等群‰cos∞r瓦=屯等e鲁嘞2雨等学等搿‰⋯f(10)讧：R国量鱼尘兰L三墨立墨[；坚王之兰蔓g量二兰立二』刍j_蔓二!世sin缈f1(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+乞)+GP普+堕刍坠±刍±刍±刍2+一32／ap(厶+岛)【岛+厶+厶+乞)"4-【厶+岛)【厶+厶6)-+里堡!刍±刍21刍±刍±刍二刍2±!刍±刍21刍±垒二刍±生16∥8(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶) 硕士学位论文附录1V2=Ro)业学岩拦等旨岩凝昔盟血研+rP一弩+』堕刍!刍±刍±刍±刍2232∥矗(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．Dro(厶+厶)(厶+厶+厶一厶)+(厶+L5)(厶+厶一厶+厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)试：GP一零笋‘+尺缈【_——垡L型生三幺二墨兰赳±刍2刍⋯1】sin国f3’‘(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。．D2y(厶+厶)q32p口(厶+L2)(厶+厶+Ls+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶+厶一厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶+厶)6∥矗(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)吃=qP一32∥gl，a#,t—cR国乙ijj妻曼芝三子差j}丢{昌专}}g}‰一t，s洫国f工旦上!刍±刍!些32／a口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．D％(厶+厶+厶+厶)(厶+岛一厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶+厶一厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)E母一等讹鬲箍等学豁‰s证缈r上旦Z!刍±生2堡32∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．L里鱼!刍±刍±鱼±刍21刍±刍±刍二刍2二!刍±垒!!刍±刍二刍±生16∥口(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)吃嘶一弩砌雨豢邕等蒜‰咖c+堕．!刍±刍2鱼32∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+Dro(La+L2+L3+Ls)(L1+L2-L4+L6)-(La+L2)(La+／-．2+Ls-L5)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)a：=Rc02(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)一Cl等P一静74 硕士学位论文附录la2=R：-02坠嗜嚣蓦等等等等铲cos斫p329／t#。普I,．-2D27。a3=R(．02霄瓮筹学精‰叫⋯f-c墼e普+1D27。口：：一R缈：[．———gi±兰L±兰王三墨立圭。三gi±兰蔓L一一1】cos缈r4‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)-I-(厶+厶)(厶+厶)1‘等口一静扣G等P晋协2鬲蕞等学豁‰cos国f瓦=‘等P普砌2雨瓮岩昔豁‰⋯r(11)t：尺国!刍垫±刍±刍2刍型坠二垒丛生二三立二垡■』生三蔓±生堕sin回r‘【厶+岛_)(厶+厶-I-岛+乞．)-I-【厶+厶)【厶+k)心口一静+堕鱼坠±刍垫±刍2——‘32／u#(厶+岛_)(厶-I-厶-4-厶+厶)．4-【岛+如)【■+厶JD％(厶+厶!+厶+厶)(厶-I-厶+厶+厶)一(厶+厶)(厶-I-厶一厶+厶)+(一厶+厶)6∥口(厶+厶)(厶-I-厶+厶+厶)-I-(厶-I-厶)(厶+厶)讧：R力!刍±刍±刍±垒2刍±!刍±刍21刍二刍2二!刍±垒±刍±刍!刍sin国，2(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+f2一亏尹+』堕鱼!刍±刍±刍±刍2232鳓(厶+厶×厶+厶+厶+上j6)+(厶+厶)(厶+厶)D％(厶+厶+厶+厶)(厶．4-厶4-厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶+厶)4-(一厶-I-厶)6∥一(厶+厶)(厶-I-厶+厶+厶)+(厶-I-厶)(厶+厶)嵋咄普协c雨鼍学岩鬻‰叫s证国rD2’，+————二—一(厶+厶)T-T,32,ua(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)D％(一厶+厶)6,u,o(II+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶) 硕十学位论文附录l也=cjP一32∥g／，apt一尺国c石i；I等若}每主}}丢{穹孝}若薹}‰一·，s洫国，+盟!刍±刍2堡32∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．D％(厶+厶+厶+厶)(厶+厶+厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶+厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)让：ee一亏尹‘+R国!刍±垒±刍±刍!刍±!刍±垒2刍．sin国f’(厶+L2)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)D2'，．1·————-，一(厶+厶)HI32心(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(一厶+厶)6∥口(厶+厶)(岛+厶+JL5+k)+(岛+厶)(■+厶)吃锄一弩砌鬲景等等蒙‰如国，．D2y(厶+厶)q32∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．Dvo(厶+厶+厶+厶)(厶+岛+厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶+厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)aI=RO)2型等嵩菘葛酱筹甏等业cos耐一c塾P一等‘1D27a'2=Ral2型等祟等兰茜筹鬻等业cos耐一c塾￡一酱‘‘2D2厂。a'3=Rc02c雨等鹫等蒜‰叫cos研一c墼e一等‘1D2y。a'4=-Rd02t雨等带并群羝叫cos研一c墼P一等‘76 硕士学位论文附录l瓦=‘考瓦=屯酱(12)t：C一渺,e-Rcot=竹”(厶+岛+厶+厶)厶+(厶+厶)厶(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)——乌+厶+厶+厶)厶+(厶+厶)厶(厶+岛)(厶+L4+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)珏c、赘D27w呦吒=C2P’一R国(厶+厶+厶+厶)厶sin耐+等c(厶+厶+厶+厶)如耐+等t(厶+厶+厶+厶)E吩一渺嘞志s证褂等tt=0v．5：C5P一两329叩．+R功吃=-rcosincot厶+厶+厶(厶+厶+厶+厶)西=‘(万329鳓)P两329∥一R国2COSCOtCOScot—．．16rol3Dyj16t01一耐(厶+岛+厶+厶)sm褂象c厶+厶+厶+厶16％1一耐(厶+厶+厶+厶)COSCOt=‘c考作弦面329∥嘞2赤cos彩f远=‘(考鳓弦一渺耐五=0厶+厶+厶+厶COSrot小‘鸶砂一》砌2羰⋯，a6=一，．U‘cosUt"It●(13)E=0也=016％，。3D---旁I回国尺R+一訾警 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硕士学位论文附录l讧je普讹霄最等等岩等缆而叫如缈，D2y+————L(厶+厶)q32鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶+厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶一厶)6鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)t咄一等砌c鬲箦等学筹‰叫sm国rD2’，+——』一(厶+厶)目32鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+—D—ro!刍±刍±刍±刍21刍±刍16鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)也咄一等协鬲黯髫学精‰sm彩，+堕丝±刍2刍32鳓(厶+z2)0h+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶+厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶一厶)6鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)瓦嘶晋也鬲箦等学籍‰s证彩，．D27(厶+厶)马32p#(厶+厶)Oh+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6∥矗(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)反：耐堕些兰■逊d尘型堕生塑生生尝垫旦∞s国f。【厶+岛)【厶+厶+厶+厶)+【岛+厶)【厶+氏Jz塾已一静v1D27。反=R仞：!刍±垒±刍±刍2刍±!刍±刍21刍二刍2二!刍±垒±刍±刍2刍cos功，‘．【上1+岛)(与+厶+厶+厶)+【岛+厶)【厶+厶)《翌丝P晋 硕七学位论文附录la3=Ro)2‘百酉(L涵1+瓦L2+i94+了L6西)L3+砸(LI可+L丽2)L4—1】c⋯，一C3酱P一等‘a'4=-Rc02t鬲鼍东铡拦‰叫cos研一q等P一等扣cs等P一32叻glzP．t讹2雨器髫蜊僦‰cos缈r仁G等口一32晰gl。ptm2鬲豢学剖鬻‰cos国r(15)vi=Rco坠等美拦等旨券甍浩业咖研(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)脚一等+岳32,u雨丽等岩羔‰z61口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+)．Dro十一6弛，呓=R(上3+厶+厶+L6)(厶+厶)(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)珊!刍±刍±刍±刍2刍±!刍±垒丛刍二刍2二!刍±刍±刍±刍!刍siIl缈f(厶+岛)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+cP一等+』堕堡!刍±刍±刍±刍2。Ⅵ‘。32,up(厶+乞)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)．Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6,up(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)也母一弩协c鬲蕞等学蔫‰叫sm国r．D2y(厶+厶)q32∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶) 硕士学位论文附录l‘=qP一32∥gp，，p4一R缈t石i；I等毛专考乏}晕主}詈芝当{{意{‰一t，s；n国，+堕!刍±刍2堡32pa(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)+里堡!刍±刍±刍±刍21刍±垒±刍±刍2二!刍±垒21刍±刍=刍二刍26鳓(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)E=c：P一32∥g／，a,o。+R彩乙i：j篓羔乏{置云{置专{乌孝}}g}‰sm缈f’3(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)～⋯’+一D27(厶+厶)县32p#(厶+上2)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)Dro(厶+厶+厶+厶)(厶+厶)6∥卢(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)吃嘶鲁嘞丽豢臻替蔫‰sm国，+D2y(厶+厶)q32pp(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)砜(厶+厶+厶+厶)(厶"1-厶+厶+厶)一(厶+厶)(厶+厶一厶一厶)6心(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)西：Rc02堕些掣型逊d生盟堕生塑出必∞s国f【厶+岛八岛+■+如+厶J+【岛+如儿k+k．)-C塾已一静1D27五：Rt02盟垫善掣娑d生望堕鱼塑幽．±必c⋯f‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)z堡丝P鲁2D27西：R国：[一J坠量些羔进墨世一．一1】cos国f’‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)1-C塾已一静：D1Y玩--_R602[-_—垫二刍±生±刍2生±垡■些一一1】cos缈，’‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。一G—329广u#P一32∥g／，apt 硕士学位论文附录1以=‘等P一等讹2雨豢警等蒜‰cos缈r屯：屯等P一32一g／tpt耐鬲蒹学并瑞‰⋯r(16)讧=0西=0讥=0仍=0‘也=0西=0记=0瓦=0以=rcosincot砖=r(D2coscot吃=一rcosincot以=-r(／)2cosmt(17)v：嘶一》+Rw再南鬲如讲+鲁t志也咄一》+Rw再毫雨血卅面D27【志1，≥0t嘶一争+Rw再彘万咖卅嚣92【志’，；=rcosincotJ-16丁01’3--D-亨l。16％1十豆一士堕1’3D，YJ吃却移嘞揣sin卅舄忐+势aI=-q万329#aP一静+Rw2赤cos∽吐叫百329#a口一渺+Rw2赤cos∽远=0a4’=-q百329#aP一畿uat+Rw2志cos讲 硕士学位论文a≥rc02coscot瓦=‘等P一》砒2撒cos缈，(18)．一警∥q=ClP巩即‘嘞百+—16—％刍二刍±刍二刍3DT厶+厶+厶+厶试：C’P一》一R国一t=C2PD2，一一R国瓦+—16—ro刍=刍±刍二刍3Dy厶+厶+厶+厶厶+厶厶+厶+厶)sincot+堕r堡32／up。(厶+厶+厶+厶)厶+厶厶+厶+厶)‘JJ’呓吩一考-Ra9希‰盥3Dy黼厶+岛+厶+厶。附录lt=0记：足国—量旦一siIl缈H堕【—jL+堕生生旦生】’厶+厶+厶+厶32pp‘厶+厶+厶+厶3Dy厶+厶+厶+厶1蛔毒事妒吃=-Rcosincot西=‘(考砂争砌2热cos彩，吐=‘‘万329砂面329∥．也2看教⋯，西=‘(考砂一骞"／_Rc02赫⋯f西=0啦‘(茜砂一渺讹2拣⋯r+】+】 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硕士学位论文附录1吃却一百329／J#t砌雨鼍邕等蒜‰sin国fD2，，+——二一+(厶+厶)q32／a口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)里堡!刍±刍±刍±刍21刍±刍±刍±刍2±!刍±刍21刍±刍±刍二刍26∥口(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)aI=Rc02坠毪岽拦等等等荣等盟cos缈，(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)⋯⋯一c堡丝已一等1D2厂a'2-R国2业髫篙拦等％等蒙舻cos国r(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)一⋯。-C堡丝已一等‘D27西：尺彩z【-—盟量些兰丝墨生坐!L一1】cos国f3‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)。．C堡丝2一静’D27况：一R∞：【_————垦刍．=上墨L±』羔二!圣!=兰L±』墨L业一．一1】cos国f’‘(厶+厶)(厶+厶+厶+厶)+(厶+厶)(厶+厶)1z墼已普’D27反：‘擎e等+Rc021刍±垒±刍±刍2刍±!刍±垒2刍∞s国f五=毛等P一势砌2丽蒉若岩篇岩‰⋯f也q矽329嘞杰s证褂等c志一璺3Dy‘厶+厶+厶+厶32∥口。厶+厶+厶+厶1E=-rcosincott嘶育3297pr．恤羰s洫∽+象旨毫两一胬 硕十学位论文附录1屹=0吃嘶一警”．1lpt砌再麦瓦咖褂等[口：=‘等P一考∥砌2如=一G百329／tpP一秒肼032--r03‘coswt1厶厶+厶+厶+厶La厶+厶+厶+厶COSC0t西=一G而329#aP一渺+肼(21)(22)e一两329坳,f_Rm2H=0吃=0以=-ra)sincot以=rmsincatv5’=0记=0q=-rcosincot一v22一，国sincot屹2一r(osinotv4’=0t=0吃=-rmsincot厶+厶+厶+厶COScot厶+厶+厶+厶厶厶+厶+厶+厶COStotCOScot“=0以=0以=-r0)2cosotal=r(02cos国t以=0瓦=016％1一面1口：=一r(02coscota≯-r(02cosota3’=-r(02cosota4’=0a5。=0瓦=一r0)2cosot坐晰o‘=．魄．％ 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硕士学位论文致谢春华秋实，仿佛不经意间，寒暑三易。三年来，给我帮助的人太多太多，令我感动的时刻数不胜数。岁月的脚步依然匆匆，我会把每一份关怀，每一份勉励都铭记、珍藏。首先感谢我的导师何哲祥教授。本论文就是在何老师的悉心指导下完成的，在论文写作期间，何老师常常在百忙之中抽出时间，为我提供了大量翔实的资料，不厌其烦地提出了许多宝贵的修改意见，每次的耳提面命，每次的电话沟通，每次的电子邮件都使我茅塞顿开，令我深受感动。何老师的博学、严谨、敬业、爱生时时刻刻鞭策着我、鼓励着我、指引着我，让我受益终身。另外，感谢周康根老师、彭长宏老师、薛生国老师和郭朝晖老师在学习和生活上给予我的关心和帮助。感谢解伟、李海波、阎琨同学和课题组其他同学与我一起走过一段快乐的时光，并在学习和生活中给了我力所能及的帮助。最后要感谢我的父母，感谢他们的无私付出，感谢他们对我每一次选择的全力支持，使我得以按照自己既定的人生航线前进。119隋利军2008年5月于长沙 硕士学位论文硕士期间取得成果硕士期间取得成果[1]．何哲祥，隋利军，解伟．矿山充填料管道挤压输送计算机模拟研究，中南大学学报(自然科学版)，2008．(己录用)．[2]．解伟，隋利军，何哲祥．基于充填采矿的尾矿处置技术应用前景，工业安全与环保，2008年第8期．(已录用)．
