王洪江等：全尾砂高浓度胶结充填的环管试验 221· 的阻力预测误差小于5%的占总样本数的72%，误 (杨志强，王永前，高谦，等.金川膏体管道输送特性环管试验与 差5%~7%的占25%，误差7%~10%的占3%.因 减阻技术.矿冶工程，2016,36(5)：22) 此，式(7)可用于该矿山全尾砂充填料浆质量分数 [5] Wu A X,Ruan Z E,Wang Y M,et al.Simulation of long-distance 大于70%时的管道阻力预测.系统误差能够满足 pipeline transportation properties of whole-tailings paste with high sliming.JCent South Univ,2018,25(1上：141 工程应用的要求 [6] Wang S Y,Wu A X,Yin S H,et al.Influence factors of pressure 5结论 loss in pipeline transportation of paste slurry.Chin J Eng,2015, 37(1):7 (1)管道阻力对充填料浆浓度的变化最为敏 (王少勇，吴爱祥，尹升华，等.膏体料浆管道输送压力损失的彩 感，随浓度增加成二次函数增长，料浆浓度超过 响因素.工程科学学报，2015,37(1)：7) 72%后管道阻力迅速增加.浓度与灰砂比存在耦 [7]Li J,Xiao C C.Jiang J,et al.Thixotropic properties of paste 合作用，浓度越高时灰砂比变化对管道阻力的影 pumping effect on pipeline resistance.China Min Mag.2017, 26(2):283 响越大 (李俊，肖祟春，姜寄，等.泵送膏体触变特性对管道阻力的影响 (2)充填料浆流速对管道阻力的影响仅次于 中国矿业，2017,26(2)：283) 浓度，层流状态下管道阻力与流速为一次函数关 [8]Liu X H.Macro-micro analysis and test method of rheological 系，对控制管道阻力有利 behavior of paste tailings.Met Mine,2018(5):7 (3)充填料浆灰砂比对管道阻力影响最小，但 (刘晓辉.膏体尾矿流变行为的宏细观分析及其测定方法.金属 对管道阻力的影响有双重性，灰砂比小于1：8时 矿山，2018(5)：7) [9]Liu X H,Wu A X.Yao J,et al.Resistance characteristic and 胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力，反 approximate calculation of paste tailings slip flow inside pipe. 之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力. Chin J Nonferrous Met,2019,29(10):2403 (4)环管试验时充填料浆处于真实的圆管流 (刘晓辉，吴爱祥，姚建，等.膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及 状态，考虑了料浆触变性和壁面滑移的减阻作用， 其近似计算方法.中国有色金属学报，2019,29(10)：2403) 不存在流变仪测试时的料浆沉降问题，所得流变 [10] Chen Q S,Zhang Q L,Wang X M,et al.Pipeline hydraulic 参数明显小于流变仪测试结果，且更接近工程实 gradient model of paste-like unclassified tailings backfill slurry. 际.将环管试验获得的料浆流变参数与灰砂比和 China Uniy Min Technol,2016,45(5):901 浓度相关联，建立工业充填管道阻力预测公式，公 (陈秋松，张钦礼，王新民，等.全尾砂似膏体管输水力坡度计算 模型研究.中国矿业大学学报，2016,45(5)：901) 式的误差小于10% [11]Steward N R,Allen G,Tiedermann K.Paste backfill reticulation 参考文献 optimisation using high shear mixing at DeGrussa Mine / Proceedings of the 22nd International Conference on Paste, [1]Wang K,Yang P,Karen H E,et al.Status and development for the Thickened and Filtered Tailings.Perth,2019:411 prevention and management of tailings dam failure accidents.Chin [12]Chen DD,Jiang X G,Lv S,et al.Rheological properties and JEg,2018,40(5):526 stability of lignite washery tailing suspensions.Fuel,2015,141: (王昆，杨鹏，Karen Hudson-Edwards,等，尾矿库遗坝灾害防控 214 现状及发展.工程科学学报，2018,40(5)：526) [13]Boger D V.Rheology of slurries and environmental impacts in the [2]Liu X H,Wang G L,Zhao Z B,et al.Study on the flow resistance mining industry.Ann Rev Chem Biomol Eng,2013,4:239 characteristics of structure fluid backfilling slurry based on loop [14]Senapati P K,Mishra B K.Feasibility studies on pipeline disposal pipe testing.China Molybdemum Ind,2016.40(5):20 of concentrated copper tailings slurry for waste minimization. (刘晓辉，王国立，赵占斌等.结构流充填料浆环管试验及其阻 Inst Eng India,2017,98(3):277 力特性研究.中国钼业，2016,40(5)：20) [15]Bharathan B,McGuinness M,Kuhar S,et al.Pressure loss and [3]Yang C.Guo L J,Zhang L.et al.Study of the rheological friction factor in non-Newtonian mine paste backfill:Modelling, characteristics of copper tailings and calculation of resistance in loop test and mine field data.Powder Technol,2019,344:443 pipeline transportation.Chin /Eng,2017,39(5):663 [16]Hou Y B.Zhang X.Li P.et al.Mechanical properties and (杨超，郭利杰，张林，等.铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 nondestructive testing of cemented mass of unclassified tailings 工程科学学报，2017,39(5)：663) under freeze-thaw cycles.Chin J Eng,2019,41(11):1433 [4]Yang Z Q.Wang Y Q,Gao Q,et al.Pipe-loop test for (侯运炳，张兴，李攀，等.冻融循环对全尾砂固结体力学性能影 transportation characteristics of paste in Jinchuan mine and 响及无损检测研究.工程科学学报，2019,41(11)：1433) corresponding drag reduction technology.Min Metall Eng,2016, [17]Li L,Zhang J,Hassani F,et al.Slump tests for yield stress of paste 36(5):22 tailings.Mer Mine,2017(1):30的阻力预测误差小于 5% 的占总样本数的 72%，误 差 5%～7% 的占 25%，误差 7%～10% 的占 3%. 因 此，式（7）可用于该矿山全尾砂充填料浆质量分数 大于 70% 时的管道阻力预测，系统误差能够满足 工程应用的要求. 5    结论 （1）管道阻力对充填料浆浓度的变化最为敏 感，随浓度增加成二次函数增长，料浆浓度超过 72% 后管道阻力迅速增加. 浓度与灰砂比存在耦 合作用，浓度越高时灰砂比变化对管道阻力的影 响越大. （2）充填料浆流速对管道阻力的影响仅次于 浓度，层流状态下管道阻力与流速为一次函数关 系，对控制管道阻力有利. （3）充填料浆灰砂比对管道阻力影响最小，但 对管道阻力的影响有双重性，灰砂比小于 1∶8 时 胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力，反 之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力. （4）环管试验时充填料浆处于真实的圆管流 状态，考虑了料浆触变性和壁面滑移的减阻作用， 不存在流变仪测试时的料浆沉降问题，所得流变 参数明显小于流变仪测试结果，且更接近工程实 际. 将环管试验获得的料浆流变参数与灰砂比和 浓度相关联，建立工业充填管道阻力预测公式，公 式的误差小于 10%. 参    考    文    献 Wang K, Yang P, Karen H E, et al. Status and development for the prevention and management of tailings dam failure accidents. Chin J Eng, 2018, 40（5）: 526 （王昆, 杨鹏, Karen Hudson-Edwards, 等. 尾矿库溃坝灾害防控 现状及发展. 工程科学学报, 2018, 40（5）：526） [1] Liu X H, Wang G L, Zhao Z B, et al. Study on the flow resistance characteristics  of  structure  fluid  backfilling  slurry  based  on  loop pipe testing. China Molybdenum Ind, 2016, 40（5）: 20 （刘晓辉, 王国立, 赵占斌, 等. 结构流充填料浆环管试验及其阻 力特性研究. 中国钼业, 2016, 40（5）：20） [2] Yang  C,  Guo  L  J,  Zhang  L,  et  al.  Study  of  the  rheological characteristics  of  copper  tailings  and  calculation  of  resistance  in pipeline transportation. Chin J Eng, 2017, 39（5）: 663 （杨超, 郭利杰, 张林, 等. 铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算. 工程科学学报, 2017, 39（5）：663） [3] Yang  Z  Q,  Wang  Y  Q,  Gao  Q,  et  al.  Pipe-loop  test  for transportation  characteristics  of  paste  in  Jinchuan  mine  and corresponding  drag  reduction  technology. 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