.1118· 北京科技大学学报 第35卷 表3监测数据及相关参量计算结果 Table 3 Monitoring data and computing results of related parameters Q/(m3.h-1)vv/(m.s-1)vL/(m.s-1)Pi/MPa P2/MPa iL/(MPa-km-1)iv/(MPa-km-1)F/% 80 1.26 3.91 3.62 0.83 4.74 2.55 62.4 62.4%,提高至原来的6倍，有效降低了磨损. 19(6:65 (宫数，严大凡.大落差管道下坡段不满流流动特性分析.石 4结论 油大学学报：自然科学版，1995,19(6)：65) (1)提出以满管率作为系统满管状态定量描述 [6]Huang Y C,Mao X L,Shi X Y.Primary research on 的指标，通过水力学推导，得到满管率的数学模型， phase transformation and tiny jet stream of paste-like in 明确充填倍线N和管道水力梯度讠是其主要影响 the pipeline transportation.China Min Mag,2005,14(5): 因素，增大N及均可有效提高满管率，但通过增 63 (黄玉诚，毛信理，史晓勇.似膏体管路输送过程中的相变 大充填倍线提高满管率的方法成本高，适用性差. 及微射流效应初探.中国矿业，2005,14(5)：63) (②)减小充填管径和提高充填流量可有效增加 [7]Zhang Q I,Cui J Q,Zheng J J.Wear mechanism and 阻力损失，基于圆管两相流输送理论，建立了高压 serious wear position of casing pipe in vertical backfill 满管流输送模式下水平管径、垂直流速及满管率F drill-hole.Trans Nonferrous Met Soc China,2011,21(11): 匹配关系的数学模型，为充填过程中选取最佳输送 2503 参数提供了理论依据. [8]Han W L,Zhang Z P.Vacuum-unfull flow in the long- (3)针对某深井矿山充填系统中的管道磨损问 distance transportation pipe line and its prevention.Met 题，采用高压满管流输送模式进行管道改造实践. Mine,1994(11):48 通过对五种管径条件下流速与满管率关系的探讨， (韩文亮，张志平.长距离输送管道中的真空不满流及其预 防.金属矿山，1994(11)：48) 明确将水平管段管径减小为中85mm、系统流量加 [9]Zhang D M,Wang X M,Zheng J J,et al.Wear mecha- 大至80m3h-1为最优方案，改造后水平水力梯度 nism and causes of backfilling drill-holes pipelines in deep 是原来的4倍左右，满管率为改造前的6倍，减磨 mine.J Wuhan Univ Technol,2010,32(13):100 效果明显 (张德明，王新民，郑晶品，等.深井充填钻孔内管道磨损机 理及成因分析.武汉理工大学学报，2010,32(13)：100) 参考文献 [10]Zhou H.Research on Paste Parameter of Unclassified Tailings-Granulated Blast Furnace Slag Dissertation] [1]Zhou A M,Gu DS.Mine-filling model based on industrial Hengyang:University of South China,2007 ecology.J Cent South Univ Nat Sci,2004,35(3):468 (邹辉.全尾砂-水淬渣膏体性能研究[学位论文].衡阳：南 (周爱民，古德生.基于工业生态学的矿山充填模式.中南 华大学，2007) 大学学报：自然科学版，2004,35(3)：468) [11]Cooke R.Design procedure for hydraulic backfill distribu- [2]Wang X M,Xiao W G,Zhang Q L.Deep Mining Backfill tion systems.J S Afr Inst Min Metall,2001,101(2):97 Theory and Technology.Changsha:Central South Uni- [12]Wang H J,Wu A X,Yao Z G.Study on low pressure full versity Press,2005 pipe flow transportation technology in deep mine backfill- [3]Cooke R,Lazarus J H.Hydraulic transport systems for ing//The 8th International Filling Mining Conference the backfilling of deep mines.J S Afr Inst Min Metall. Symposium.Beijing,2004:229 1993,93(2):25 (王洪江，吴爱祥，姚振巩.深井充填低压满管流输送技术 [4]Wang X M,Zhao J W,Xue J H,et al.Features of pipe 研究/第八届国际充填采矿会议论文集.北京，2004：229) transportation of paste-like backfilling in deep mine.J [13]Verkerk C G.Hydraulic transportation as applied to back- Cent South Univ Technol,2011,18(5):1413 filling in the south African mining industry /The 9th [5]Gong J,Yan D F.Analysis of flow characteristics for slack International Conference on the Hydraulic Transport of line flow in along slope pipeline.J Univ Pet China,1995, Solids in Pipes.Rome,1984:281· 1118 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 表 3 监测数据及相关参量计算结果 Table 3 Monitoring data and computing results of related parameters Q/ (m3 ·h−1 ) vv/ (m·s−1 ) vL/(m·s−1 ) P1/MPa P2/MPa iL/(MPa·km−1 ) iv/(MPa·km−1 ) Fφ/% 80 1.26 3.91 3.62 0.83 4.74 2.55 62.4 62.4%，提高至原来的 6 倍，有效降低了磨损. 4 结论 (1) 提出以满管率作为系统满管状态定量描述 的指标，通过水力学推导，得到满管率的数学模型， 明确充填倍线 N 和管道水力梯度 i 是其主要影响 因素，增大 N 及 iL 均可有效提高满管率，但通过增 大充填倍线提高满管率的方法成本高，适用性差. (2) 减小充填管径和提高充填流量可有效增加 阻力损失，基于圆管两相流输送理论，建立了高压 满管流输送模式下水平管径、垂直流速及满管率 Fφ 匹配关系的数学模型，为充填过程中选取最佳输送 参数提供了理论依据. (3) 针对某深井矿山充填系统中的管道磨损问 题，采用高压满管流输送模式进行管道改造实践. 通过对五种管径条件下流速与满管率关系的探讨， 明确将水平管段管径减小为 φ85 mm、系统流量加 大至 80 m3 ·h −1 为最优方案，改造后水平水力梯度 是原来的 4 倍左右，满管率为改造前的 6 倍，减磨 效果明显. 参 考 文 献 [1] Zhou A M, Gu D S. Mine-filling model based on industrial ecology. J Cent South Univ Nat Sci, 2004, 35(3): 468 (周爱民, 古德生. 基于工业生态学的矿山充填模式. 中南 大学学报: 自然科学版, 2004, 35(3)：468) [2] Wang X M, Xiao W G, Zhang Q L. Deep Mining Backfill Theory and Technology. Changsha: Central South Uni￾versity Press, 2005 [3] Cooke R, Lazarus J H. Hydraulic transport systems for the backfilling of deep mines. J S Afr Inst Min Metall, 1993, 93(2): 25 [4] Wang X M, Zhao J W, Xue J H, et al. Features of pipe transportation of paste-like backfilling in deep mine. J Cent South Univ Technol, 2011, 18(5): 1413 [5] Gong J, Yan D F. Analysis of flow characteristics for slack line flow in along slope pipeline. J Univ Pet China, 1995, 19(6): 65 (宫敬, 严大凡. 大落差管道下坡段不满流流动特性分析. 石 油大学学报: 自然科学版, 1995, 19(6): 65) [6] Huang Y C, Mao X L, Shi X Y. Primary research on phase transformation and tiny jet stream of paste-like in the pipeline transportation. China Min Mag, 2005, 14(5): 63 (黄玉诚, 毛信理, 史晓勇. 似膏体管路输送过程中的相变 及微射流效应初探. 中国矿业, 2005, 14(5): 63) [7] Zhang Q I, Cui J Q, Zheng J J. Wear mechanism and serious wear position of casing pipe in vertical backfill drill-hole. Trans Nonferrous Met Soc China, 2011, 21(11): 2503 [8] Han W L, Zhang Z P. Vacuum-unfull flow in the long￾distance transportation pipe line and its prevention. Met Mine, 1994(11): 48 (韩文亮, 张志平. 长距离输送管道中的真空不满流及其预 防. 金属矿山, 1994(11): 48) [9] Zhang D M, Wang X M, Zheng J J, et al. Wear mecha￾nism and causes of backfilling drill-holes pipelines in deep mine. J Wuhan Univ Technol, 2010, 32(13): 100 (张德明, 王新民, 郑晶晶, 等. 深井充填钻孔内管道磨损机 理及成因分析. 武汉理工大学学报, 2010, 32(13):100) [10] Zhou H. Research on Paste Parameter of Unclassified Tailings-Granulated Blast Furnace Slag [Dissertation]. Hengyang: University of South China, 2007 (邹辉. 全尾砂–水淬渣膏体性能研究 [学位论文]. 衡阳: 南 华大学, 2007) [11] Cooke R. Design procedure for hydraulic backfill distribu￾tion systems. J S Afr Inst Min Metall, 2001, 101(2): 97 [12] Wang H J, Wu A X, Yao Z G. Study on low pressure full pipe flow transportation technology in deep mine backfill￾ing // The 8th International Filling Mining Conference Symposium. Beijing, 2004: 229 (王洪江, 吴爱祥, 姚振巩. 深井充填低压满管流输送技术 研究// 第八届国际充填采矿会议论文集. 北京, 2004: 229) [13] Verkerk C G. Hydraulic transportation as applied to back- filling in the south African mining industry // The 9th International Conference on the Hydraulic Transport of Solids in Pipes. Rome, 1984: 281