随着充填采矿技术的发展,高浓度充填也逐渐在国内金属、非金属、煤矿等各类矿山中广泛应用。管道输送是充填系统中连接地表和井下充填采场的关键“纽带”和“咽喉”,决定着整个充填系统的运行状况。想要确保整个充填系统能够安全稳定的运行,就必须明确整个充填管道全管长的压力分布特征,从而验证泵压是否能够完成各充填工况的输送任务。本课题主要结合某铅锌矿现场充填状况,进行了塌落度、L 管流变实验分析充填料浆流动特性、流变特性,利用 AFT Fathom 软件仿真了现场充填系统,分析了全管长压力分布特征并生成可视化报告,依据输送最大压力从而确定了输送泵压,最后以某铅锌矿为工程案例计算了输送泵压,对比验证了仿真结果。
(1)测试了充填所需物料的基本理化性质,进行了料浆塌落度测试,研究料浆的流动特性,并对测试结果进行了回归分析,得出了浓度和水泥占比对塌落度的影响结果,结合现场充填现状,推荐塌落度在 25-29cm 时料浆流动性较好。
(2)在塌落度测试结果 25-29cm 的推荐范围内,进行了L管流变实验研究料浆的流变特性,并依据L管流变实验得到了料浆屈服应力和黏度系数两个流变参数,对测试结果进行了回归分析,得到了流变参数与浓度及水泥占比的回归模型,分析了浓度以及水泥占比对流变参数的影响关系。
(3)依据某铅锌矿充填现状及地表充填系统管网布置,利用AFT Fathom仿真了水泥占比9.1%,浓度59%的细粒级尾砂充填料浆,在不同管径和流量工况下管道输送压力分布特征,绘制了水压曲线,并输出了可视化报告,确定了各方案压力分布最大值,从而确定了输送泵压。
(4)根据各充填系统井下充填管网自流输送分析结果,以及对井下充填体的强度要求,即可确定料浆输送配比范围。依据了充填体强度要求可以确定料浆的配比参数下限,再将料浆配比参数下限带入井下充填管网进行自流输送分析,直至不能满足自流输送即达到料浆配比上限,至此料浆配比参数范围已确定。据此配比参数范围,计算了各地表充填系统输送阻力及确定输送泵压。对比验证了仿真模拟计算结果,分析了两者相对误差。