矿山膏体充填管路参数设计

【摘 要】 文章针对目前国内一些采用膏体充填采矿的矿山由于缺乏对于输送管路的研究，管路参数设计不合理从而影响生产的现象，从充填管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式等五个方面进行阐述，确定了输送管路的设计参数，为矿山膏体充填管路参数设计提供参考。工程应用证明，管路输送顺畅，输送能力能够满足充填系统对于输送管路的要求。

【关键词】 膏体充填 管路 参数设计

1 引言

矿山膏体充填系统中，管路输送是实现充填作业的重要环节，在充填站配置并搅拌好的膏体充填料，通过管路输送到井下工作面采空区的充填地点。目前，国内一些采用膏体充填采矿的矿山由于缺乏对于管路输送系统的研究，经常发生因管路参数设计的不合理，导致管路堵塞、破坏事故（如图1），以至造成充填作业的失败、生产停顿和企业经济损失，困扰着矿山企业和膏体充填开采技术的发展。为此，文章从充填管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式等五个方面进行阐述，确定了输送管路的设计参数。

2 充填管路参数设计

矿山膏体充填管路的设计参数主要包括：管路内充填料的流速、管路内径、管路压力、管路壁厚和管路形式。设计时，根据充填系统充填能力，结合充填料的原料组成、充填料的浓度，考虑钻孔立管深度，水平管路长度等因素进行设计。

2.1 管路内充填料的流速

膏体充填材料在管路输送中的一个重要特点是无临界流速，可以在很低的流速条件下长距离输送，根据国内外矿山充填的经验，一般高浓度充填料在管路内的流速不宜过大或过小。充填料的速度过大，流动时需要克服的水力坡降大，管路磨损速度也快，增大能量消耗；流速过小则充填能力不能满足生产需要或需要增加充填管路内径。所以，在兼顾能力、输送可靠性、充填料出口压力的基础上，在充填泵最大充填能力时，保证流速vj=1.8m/s左右。

2.2 管路内径

管径的大小不仅影响充填能力而且还关系到充填系统的工作稳定性和安全性。管径太小，充填能力受限，不能满足矿山生产的实际要求；管径太大，不仅是大材小用，而且会导致不满管流现象，使管路中产生射流冲击、气蚀等破坏作用，缩短管路的使用寿命。因此需要选用合理的管径，达到经济适用的目的。

按照充填系统能力和流动速度，可根据公式（1）计算出充填管路内径。