第9期 刘晓辉等：深井矿山充填满管输送理论及应用 .1117. 571m水平 3#充填井 料浆与空气交界面 流量计 o150mm充填管 东G清1261m水平 压力传感器1 压力传感器2中 589m 图51571~1261m充填管道段 Fig.5 Pipelines from the 1571 m level to 1261 m level 表1水力梯度与速度关系 Table 1 Relation between hydraulic gradient and slurry velocity 序号 流量/(m3,h-1) 流速/(ms-1) 水力梯度/MPa-km-1) 满管率/% 垂直管中料柱高度/m 1 43.24 0.68 0.76 7.92 24.56 2 45.78 0.72 0.95 8.41 26.07 3 55.32 0.87 1.14 10.26 31.80 4 59.77 0.94 1.52 11.13 34.50 均值 51.03 0.80 1.09 9.43 29.23 表2不同水平管径条件下系统满管输送相关参量 Table 2 Related parameters at various horizontal diameters in the full-flow distribution system 水平管径/mmk垂直管流速v与系统满管率F。之间的关系v/(ms-1),/(ms-1)系统流量/(m3,h-1) 150 1.00(1.79F0+3.4)v+(0.17F0+0.33)w=20.38F0 1.93 1.93 123.04 100 1.50(1.79.F+5.1)+(0.17F+0.49)v=20.38F0 1.67 3.76 106.39 85 1.76(1.79F0+5.98)v+(0.17F0+0.58)v=20.38F 1.57 4.37 99.98 75 2.00(1.79F+6.79)+(0.17F+0.66)v=20.38F 1.49 5.97 94.97 50 3.00(1.79F。+10.19)+(0.17F◆+0.98)v=20.38F0 1.26 11.31 79.93 100 90 —中150mm 水平巷道内589m管道全部替换为中85mm的小 80 ---0100mm 管径管道，系统流量Q增大至80m3h-1,大小管 ..φ85mm 70 --075mm 间采用变径管连接，如图7所示.同时安设压力传 60 -中50mm 感器对管道内压力变化进行监测，各仪表安装位置 部50 与图5一致，结果见表3，由式(15)求得改造后水 平管道的水力梯度为4.74 MPa-km-1,是改造前的 0空2 30 w.e 20 4.3倍，增阻效果明显.由式(6)推算系统满管率为 1 0.0 0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0 垂直管道流速/(ms) 图6不同水平管径下垂直管流速与满管率F对应关系 Fig.6 Corresponding relations of flow velocity in vertical pipeline and Foat different horizontal pipe diameters 3.3工业试验及增阻效果 根据前述理论分析结果，采用高压满管输送模 图7变径管连接 式对1571~1261m段充填管道进行优化.将1261m Fig.7 Connecting with the reducing pipe第 9 期 刘晓辉等：深井矿山充填满管输送理论及应用 1117 ·· 图 5 1571∼1261 m 充填管道段 Fig.5 Pipelines from the 1571 m level to 1261 m level 表 1 水力梯度与速度关系 Table 1 Relation between hydraulic gradient and slurry velocity 序号 流量/(m3 ·h−1 ) 流速/(m·s−1 ) 水力梯度/(MPa·km−1 ) 满管率/% 垂直管中料柱高度/m 1 43.24 0.68 0.76 7.92 24.56 2 45.78 0.72 0.95 8.41 26.07 3 55.32 0.87 1.14 10.26 31.80 4 59.77 0.94 1.52 11.13 34.50 均值 51.03 0.80 1.09 9.43 29.23 表 2 不同水平管径条件下系统满管输送相关参量 Table 2 Related parameters at various horizontal diameters in the full-flow distribution system 水平管径/mm k 垂直管流速 vV 与系统满管率 Fφ 之间的关系 vV/ (m·s−1 ) vL/(m·s−1 ) 系统流量 /(m3 ·h−1 ) 150 1.00 (1.79Fφ + 3.4)v 2 V + (0.17Fφ + 0.33)vV = 20.38Fφ 1.93 1.93 123.04 100 1.50 (1.79 · Fφ + 5.1)v 2 V + (0.17Fφ + 0.49)vV = 20.38Fφ 1.67 3.76 106.39 85 1.76 (1.79Fφ + 5.98)v 2 V + (0.17Fφ + 0.58)vV = 20.38Fφ 1.57 4.37 99.98 75 2.00 (1.79Fφ + 6.79)v 2 V + (0.17Fφ + 0.66)vV = 20.38Fφ 1.49 5.97 94.97 50 3.00 (1.79Fφ + 10.19)v 2 V + (0.17Fφ + 0.98)vV = 20.38Fφ 1.26 11.31 79.93 图 6 不同水平管径下垂直管流速与满管率 Fϕ 对应关系 Fig.6 Corresponding relations of flow velocity in vertical pipeline and Fϕat different horizontal pipe diameters 3.3 工业试验及增阻效果 根据前述理论分析结果，采用高压满管输送模 式对 1571∼1261 m 段充填管道进行优化. 将 1261 m 水平巷道内 589 m 管道全部替换为 φ85 mm 的小 管径管道，系统流量 Q 增大至 80 m3 ·h −1，大小管 间采用变径管连接，如图 7 所示. 同时安设压力传 感器对管道内压力变化进行监测，各仪表安装位置 与图 5 一致，结果见表3，由式(15)求得改造后水 平管道的水力梯度为4.74 MPa·km−1，是改造前的 4.3 倍，增阻效果明显.由式 (6)推算系统满管率为 图 7 变径管连接 Fig.7 Connecting with the reducing pipe