工程科学学报，第38卷，第8期：1069-1074,2016年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.8:1069-1074,August 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.08.004:http://journals..ustb.edu.cn 螺旋管在小倍线充填中的应用及充填倍线公式修正 牟宏伟12，吕文生12，杨鹏2，》 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教有部重点实验室，北京100083 3)北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室，北京100101 ☒通信作者，E-mail:sunluw(@sina.com 摘要为解决小倍线充填管道局部压力过大、管路磨损严重等问题，本文提出用螺旋管增阻调压的结构与实施方案.结合 计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对增阻调压结构与实施方案进行模拟分析，基于模拟计算的结果提出增加 螺旋管道增阻调压结构后计算充填倍线的修正公式.研究结果表明，在2·s的模拟流速下，螺旋管增阻调压结构所产生的 阻力可达同等高度直管的10.1~16.8倍，在保证料浆连续输送的前提下可以有效的起到增阻降压的作用.结合数值模拟的 充填倍线修正公式能够较为完善地计算增阻降压后的有效充填倍线. 关键词充填：螺旋管：阻力：充填倍线：计算流体力学 分类号TD853.34 Application of a spiral pipe in a low stowing gradient backfilling pipeline and amendment of stowing gradient MU Hong-ei,L0 Wen-sheng,YANG Peng 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Key Laboratory of the Ministry of Education of High Efficient Mining and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Beijing Key Laboratory of Information Service Engineering,Beijing Union University,Beijing 100101,China Corresponding author,E-mail:sunluw@sina.com ABSTRACT In order to solve the high pressure and serious worn problems at some sections in a low stowing gradient backfilling pipeline,this article introduces a new solution of spiral pipes to regulate the resistance and pressure.The regulator of increasing resist- ance and its implementation plan are analyzed by using the CFD technique.An amended formula for calculating the stowing gradient is presented by adding spiral increasing resistance based on the simulation.It is shown that,when the transportation speed is 2ms, the unit-height resistance of the spiral pipe can be 10.I to 16.8 times that of the straight pipeline.This apparatus can fully guarantee the continuous conveying of slurries,and it can also increase the resistance and reduce the pressure effectively.The amended formula can figure out the effective stowing gradient of the backfilling pipeline with spiral apparatus more accurately. KEY WORDS backfilling:spiral pipes:resistance:stowing gradient:computational fluid dynamics 随着深部采矿在矿山开采中的比例逐步提高，压B,但这些方法均存在管理复杂、需要建造井下 深部开采时充填管道垂直深度增大，导致充填倍线 构筑物、现场布设困难等问题.针对这些问题，本文 变小，局部管道输送压力过大等问题迫切需要得到 提出螺旋管增阻调压的结构与实施方案.即在传统 有效的解决1习，在解决该问题的方法中鲜见有应用 管道布置的基础上，在竖直管的适当位置增设多圈 螺旋管增阻降压的研究，目前应用比较广泛的是通 螺旋管来增阻调压，以此来抵消充填管路的剩余压 过减压池、变径管输送、折返管输送等方法来减 头，减少局部管路的高压冲击与磨损.相比其他方 收稿日期：201509-09工程科学学报，第 38 卷，第 8 期: 1069--1074，2016 年 8 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 8: 1069--1074，August 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 08． 004; http: / /journals． ustb． edu． cn 螺旋管在小倍线充填中的应用及充填倍线公式修正 牟宏伟1，2) ，吕文生1，2) ，杨 鹏1，2，3) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 3) 北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室，北京 100101  通信作者，E-mail: sunluw@ sina． com 摘 要 为解决小倍线充填管道局部压力过大、管路磨损严重等问题，本文提出用螺旋管增阻调压的结构与实施方案． 结合 计算流体力学( computational fluid dynamics，CFD) 对增阻调压结构与实施方案进行模拟分析，基于模拟计算的结果提出增加 螺旋管道增阻调压结构后计算充填倍线的修正公式． 研究结果表明，在2 m·s － 1的模拟流速下，螺旋管增阻调压结构所产生的 阻力可达同等高度直管的 10. 1 ～ 16. 8 倍，在保证料浆连续输送的前提下可以有效的起到增阻降压的作用． 结合数值模拟的 充填倍线修正公式能够较为完善地计算增阻降压后的有效充填倍线． 关键词 充填; 螺旋管; 阻力; 充填倍线; 计算流体力学 分类号 TD853. 34 收稿日期: 2015--09--09 Application of a spiral pipe in a low stowing gradient backfilling pipeline and amendment of stowing gradient MU Hong-wei1，2) ，L Wen-sheng1，2)  ，YANG Peng1，2，3) 1) School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Key Laboratory of the Ministry of Education of High Efficient Mining and Safety of Metal Mines，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) Beijing Key Laboratory of Information Service Engineering，Beijing Union University，Beijing 100101，China  Corresponding author，E-mail: sunluw@ sina． com ABSTＲACT In order to solve the high pressure and serious worn problems at some sections in a low stowing gradient backfilling pipeline，this article introduces a new solution of spiral pipes to regulate the resistance and pressure． The regulator of increasing resist￾ance and its implementation plan are analyzed by using the CFD technique． An amended formula for calculating the stowing gradient is presented by adding spiral increasing resistance based on the simulation． It is shown that，when the transportation speed is 2 m·s － 1， the unit-height resistance of the spiral pipe can be 10. 1 to 16. 8 times that of the straight pipeline． This apparatus can fully guarantee the continuous conveying of slurries，and it can also increase the resistance and reduce the pressure effectively． The amended formula can figure out the effective stowing gradient of the backfilling pipeline with spiral apparatus more accurately． KEY WOＲDS backfilling; spiral pipes; resistance; stowing gradient; computational fluid dynamics 随着深部采矿在矿山开采中的比例逐步提高， 深部开采时充填管道垂直深度增大，导致充填倍线 变小，局部管道输送压力过大等问题迫切需要得到 有效的解决［1--2］，在解决该问题的方法中鲜见有应用 螺旋管增阻降压的研究，目前应用比较广泛的是通 过减 压 池、变 径 管 输 送、折返管输送等方法来减 压［3--5］，但这些方法均存在管理复杂、需要建造井下 构筑物、现场布设困难等问题． 针对这些问题，本文 提出螺旋管增阻调压的结构与实施方案． 即在传统 管道布置的基础上，在竖直管的适当位置增设多圈 螺旋管来增阻调压，以此来抵消充填管路的剩余压 头，减少局部管路的 高 压 冲 击 与 磨 损． 相 比 其 他 方