L型充填管道料浆输送压力损失及优化研究

康志强^1,2，辛东夫^1,2，邵陆航^1,2，张晨^1,2

1. 华北理工大学矿业工程学院2. 河北省矿业开发与安全技术重点实验室

摘 要：全尾砂料浆管道输送作业中,料浆管道底部磨损问题比较严重,极大地影响了料浆管道的使用寿命。结合唐山某铁矿全尾砂料浆L型管道充填现状,以L型管道输送压力损失最小为原则进行研究,选择灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8,配比浓度为54%、58%、62%的充填料浆作为试验对象,以3、5、7 m/s为料浆流动速度,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件,基于3D数值模型计算了管道直径为70、80、90、100 mm 4种情况下的压力损失,分析了压力损失的影响因素并进行了优化研究。结果表明:管道直径越大,45°截面的压力越大,L型管道压力损失与管道直径呈二次多项式函数关系,管道直径减小到70 mm或增大到100 mm,都会加速L型管道底部的磨损。为延长矿山L型管道服务时间,最大限度减轻管道底部磨损,建议该矿山L型充填料浆输送管道直径取85 mm,料浆流速3 m/s,灰砂比1∶4,质量浓度64%。

关键词：充填开采;L型管道;压力损失;数值模拟;料浆输送;管道直径;