[发明专利]一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法

说明书

一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，包括以下步骤：S1、对含多骨料的充填料浆开展密度试验；S2、对含多骨料的充填料浆进行流变试验；S3、根据流体力学运动方程建立含多骨料的充填料浆在圆管内流动的数学模型；S4、根据已获的流变模型建立粗骨料对充填管道冲蚀的数学模型。本发明能够更为准确地预测不同配比的含多骨料的充填料浆在圆管内流动过程中，粗骨料在圆管内的运动特征及规律，为充填管路输送时粗、细骨料比例的选择与优化提供依据，为含多骨料的充填料浆在管内冲蚀破坏的监测和粗骨料沉降堵管的预测提供理论基础，此数值模拟方法定量化、可操作，具有一定的延伸性和拓展性。

技术领域

本发明属于金属矿山充填技术领域，特别涉及一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法。

背景技术

充填料浆与传统充填料浆相比，具有不离析、不脱水、不分层三大特性；强度均匀、接顶率高，能够有效控制岩层移动，防止地表塌陷；固结时间短，消耗材料少，经济合理；充填尾砂利用率高，减少矿山废物的排放。因此，充填是全球矿业领域的技术热点和发展新动向。在含多骨料的充填过程中，冲蚀磨损是管路失效的重要原因之一，也是浆体输送过程中常见现象。充填管路的失效会影响生产，降低矿山生产效率，严重时可能造成安全事故。国内外针对石油，化工管道的磨损做了大量的研究，但对于含多骨料的充填管路的冲蚀磨损问题研究较少，针对基于管道磨损的含多骨料的充填料浆的优化更是鲜有报道。

管道冲蚀磨损是由于多骨料充填料浆中包含粒径相对较粗、磨蚀性较强的颗粒，会冲击磨损管道，造成管路的强度和刚度急剧下降，严重影响充填管路的可靠性。因此，计算管道冲蚀磨损关键是要得到料浆中颗粒的速度大小。目前现有的计算或实验方法很难得到料浆中颗粒瞬时速度大小，因此很难计算管道冲蚀磨损率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了抗氧化型金属化薄膜及其加工方法，具体技术方案如下：

一种基于管道磨损的含多骨料的充填料浆优化方法，包括以下步骤：

S1、对含多骨料的充填料浆进行密度试验，根据试验数据得到不同浓度、不同灰砂比和不同粗细骨料比例条件下的料浆密度；

S2、对含多骨料的充填料浆进行流变试验，根据试验数据计算充填料浆的屈服应力和塑性粘度，拟合得出充填料浆的剪切应力与剪切速率间的关系式；

S3、根据流体力学运动方程建立充填料浆管道流动的数学模型，求解充填料浆管道流动的数学模型，得到充填料浆在管道流动过程中速度、压力的变化规律及粗骨料运移规律；

S4、根据已有的侵蚀模型建立充填管道侵蚀的数学模型，以步骤S3的计算结果为初始值进行计算，得到不同侵蚀模型下的管道侵蚀率，便于对比验证计算的准确性。

进一步的，所述步骤S1包括以下步骤：

S1.1、分别对充填粗、细骨料进行粒度分析，其中细骨料采用激光粒度分析仪进行，粗骨料采用筛分法进行；

S1.2、对充填粗、细骨料和胶凝材料进行密度测量，采用比重瓶法进行；

S1.3、对含不同比例粗、细骨料的充填料浆进行密度计算，采用加权计算的方式进行。

进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1、计算不同浓度、灰砂比和粗、细骨料的充填料浆的用料量；

S2.2、对含多骨料的充填料浆进行流变试验，采用旋转流变仪进行；

S2.3、将流变试验数据进行处理，得到充填料浆的屈服应力、表观粘度以及粘度随剪切速率变化的关系式，粘度数据拟合模型为非牛顿Bingham模型：

式中，τ为剪切应力，