水泥浆泵送压力损失计算探讨.pdf

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1、2012年第6期中州煤炭总第198期水泥浆泵送压力损失计算探讨张青，刘建伟，宋青德(河南煤业化工集团永煤公司车集煤矿，河南永城476600)摘要：泵送压力损失的计算在注浆泵送设备设计和选型工作中占据重要地位。针对煤矿巷道布置情况及巷道底板改造中水泥浆输送管泵送压力变化的影响因素，并依据流体力学原理及施工经验，总结出一套水泥浆输送管中泵送压力损失与水泥浆设备泵送能力的计算方法。该计算方法与实测的数据误差在10％之内。关键词：注浆；泵送压力损失；流速；管阻中图分类号：TD442文献标志码：B文章编号：1003—0506(2

2、012)06—0056—02在煤矿巷道底板改造过程中，输送管中的水泥浆压力会因高度压力损失和管阻压力损失的存在而逐渐变小。泵送压力损失的计算是注浆泵送设备设计和选型工作中一项重要内容，为泵送距离的确定、优化铺设管道路径等工作提供理论依据。1水泥浆压力损失的计算方法通常，水泥浆泵送输送管由水平直管、倾斜直管、垂直直管、弯管、锥管、软管组成。根据输送管类图1倾斜直管压力损失示意型分别计算其压力损失。倾斜直管的压力损失P为：1．1水平直管Po=P1一P2：PG+PL=pgh+PfL(3)水泥浆在水平直管中的压力损失可以根据式

3、中，P。为重力损失；P为沿程管阻损失；p为水泥S．Morinaga公式来计算。式(1)是根据水泥浆粘着浆密度，取2500kg／m；g为重力加速度，10m／s；h系数、速度系数、流速、管径等参数来计算单位长度为垂直管路高度。水平管路的压力损失值P的经验计算公式。垂直直管的压力损失P计算也可按照式(3)[(+)]OL2(1)进行，取h=L，则有式中，K，为粘着系数；K为速度系数；R为水泥浆输P=(Pg+Pf)L(4)送管半径；t2／t为注浆泵分配阀切换时间与活塞推1．3锥形管、弯管、软管压水泥浆时间之比，取0．3；为水泥浆

4、拌和物在输锥形管、弯管、软管等的计算方法可以根据送管内的平均流速；Ol，为径向压力与轴向压力之JGJ／T10-1995《混凝土泵送施工技术规程》规定将比，取0．9。弯管、软管根据其弯曲半径、管径等参数折算成一定则直管中的泵送压力损失P为：长度的水平直管(表1)，再根据式(1)、(2)计算。PL=PfL(2)表1部分管路折算水平管长度式中，，J为直管长度。1．2倾斜直管与垂直直管根据伯努利方程，倾斜直管的压力损失可以分为重力损失和沿程管阻损失2部分(图1)。收稿151期：2012—02—12作者简介：张青(1981一)，

5、男，河南永城人，助理工程师，2005年注：数据源于JGJ／T10-1995,ct为弯管折弯角度(≤90。)。毕业于中国矿业大学，现从事煤矿技术工作。·56·2012年第6期张青，等：水泥浆泵送压力损失计算探讨总第198期泵最大出口压力为16MPa，最大排量为50m／h，水2泵送能力计算泥浆输送管内径为110mm。由1．2部分可以得知，水泥浆在管道中的压力本文计算方法计算结果与实测施工数据对比见由管阻压力与自重压力组成。表2。从表2可以看出，计算结果与实测数据误差P=PG+PL：pgh+PfL(5)在10％以内，说明该计

6、算方法在实际工程应用中是式中，P为注浆泵出口压力；P为管阻压力；P。为可行的。自重压力；为管路水平换算总长度。表2实测数据与计算结果对比同时，注浆泵出口压力与液压系统泵送压力的关系满足：P=P0S：／S=P06(6)式中，P。为液压系统泵送压力；S。为泵送活塞面积；：为主油缸作用腔面积；艿为主油缸与输送管注：水平距离为150m，泵排量为50m／h。作用面积比。4结论由式(5)、(6)可得，输送管每米沿程压力损失P，与液压泵送压力、泵送高度的关系式：通过对水泥浆在泵送过程中沿输送管的压力损P，=(P。一0．25h)／L(

7、7)失进行分析，并对其影响要素、计算方法进行了总另外，水泥浆设备的排量：结，得出科学、完整的水泥浆输送管压力损失的计算=N(8)方法。值得一提的是，在该方法中，粘着系数、速度系数与水泥浆的配比有直接关系，相关文献¨，中Vo=S(9)也给出了特定标号的水泥浆的参考值，但鉴于经验式中，为泵送设备排量；Vo为输送管单行程排量；z公式的局限性，对于高强水泥浆管阻计算时，最好采为输送管行程；叼为容积效率；Ⅳ为每分钟泵送次数。用试验的方法获得每米的沿程压力损失，获得真实由式(8)、(9)可知水泥浆流速与泵送频率的换值，再进行计算。

8、算关系：参考文献：：60(10)＼／1Tr[1]张声军．混凝土泵送阻力的修正算法[J]．建筑机械，2010(2)：式中，r为输送管内径。99．1O1．由式(7)，可以依据注浆泵的泵送参数计算出[2]刘光宗．流体力学原理与计算基础[M]．西安：西安交通大学其最大水平泵送距离与最大垂直距离。出版社，1998．[3]吴斌兴．高强高性能混