粗骨料充填料漿長距離管道輸送關(guān)鍵技術(shù)

楊志強(qiáng)，陳得信，高　謙，馬　龍，鄒　龍

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院, 北京100083;2.鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅金昌737100)

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粗骨料充填料漿長距離管道輸送關(guān)鍵技術(shù)

楊志強(qiáng)1, 2，陳得信2，高謙1，馬龍1, 2，鄒龍1, 2

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院, 北京100083;2.鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅金昌737100)

粗骨料充填料漿長距離管道輸送存在管道磨損嚴(yán)重、管道接頭頻繁以及堵管處理困難等問題，是充填法安全高效生產(chǎn)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。文中針對(duì)金川二礦區(qū)充填管網(wǎng)系統(tǒng)和充填工藝，開展了耐磨管選擇、柔性接頭和導(dǎo)水閥研制以及充填管道堵塞處理新方法研究。通過不同耐磨管材的試驗(yàn)，選擇了直徑Φ133 mm鉬鉻雙金屬和剛玉(陶瓷)兩種耐磨管，并針對(duì)采用剛性耐磨管存在接頭困難問題，研制了柔性接頭裝置。該裝置一端為帶卡盤的伸縮頭，另一端為球形帶卡盤結(jié)構(gòu)的萬向頭，并由密封的伸縮套管和輔助配件連接。針對(duì)管道引流清洗水進(jìn)入采場(chǎng)后降低了充填強(qiáng)度，研發(fā)將洗管水排出采場(chǎng)的導(dǎo)水閥裝置。該裝置是由閥體、閥板和曲柄連桿組成，呈現(xiàn)“卜”字狀。裝置一端連接井下供水管，另一端連接充填管，兩端由塑料管連接，形成處理堵管的自備管水系統(tǒng)。研究結(jié)果表明：耐磨管延長了管道使用壽命；柔性接頭縮短耐磨管接頭時(shí)間；導(dǎo)水閥避免引流洗管水進(jìn)入采場(chǎng)；堵管處理新方法保證了充填作業(yè)的安全與連續(xù)。文中所提出的關(guān)鍵技術(shù)在金川二礦區(qū)應(yīng)用時(shí)充填作業(yè)時(shí)間由12.46 h/d提高到14.35 h/d，充填系統(tǒng)故障停車率由1.36 次/萬m3降到0.99 次/萬m3。

粗骨料充填料漿；長距離輸送；管道磨損；柔性接頭；關(guān)鍵技術(shù)

0　引　言

隨著充填法采礦生產(chǎn)能力的提高，高濃度大流量管道輸送技術(shù)在充填法采礦中得到了推廣應(yīng)用。礦山充填物料的多樣性、開采技術(shù)條件的復(fù)雜性以及采礦方法的多種性，使得料漿管道技術(shù)面臨諸多技術(shù)難題。充填采場(chǎng)管網(wǎng)布設(shè)、鉆孔設(shè)計(jì)與施工、管道磨損與修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，不僅關(guān)系到充填采礦生產(chǎn)能力，而且還直接影響充填采礦成本和安全生產(chǎn)。為此，國內(nèi)學(xué)者對(duì)此開展了廣泛而深入研究。方志甫[1]針對(duì)安慶銅礦充填法采礦進(jìn)行了充填管網(wǎng)優(yōu)化研究，提出降低管道輸送阻力及壓力的措施。陳發(fā)吉等[2]對(duì)沙壩土礦磷石膏充填管路設(shè)計(jì)、布置以及管網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行研究。鄧代強(qiáng)等[3]針對(duì)吳集鐵礦全尾砂充填法采礦，開展了大流量高濃度充填管網(wǎng)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化。姚振鞏[4]和肖云濤等[5]針對(duì)深井充填料漿管道輸送管道磨損問題，提出了多臺(tái)階管道布置、垂直與水平管段直徑優(yōu)化和垂直鉆孔結(jié)構(gòu)的三種管網(wǎng)布設(shè)方式，最終給出減小管道磨損的優(yōu)化布設(shè)方式。礦山充填管道敷設(shè)在圍巖鉆孔中，鉆孔施工技術(shù)在很大程度上影響管道磨損與使用壽命。黃才啟[6]分析了影響充填鉆孔使用壽命因素和充填施工的難點(diǎn)，總結(jié)充填鉆孔施工方法和質(zhì)量的控制技術(shù)與措施。劉兆滿[7]總結(jié)了焦家金礦寺莊分礦充填鉆孔的設(shè)計(jì)、施工與管理經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)施工管理對(duì)鉆孔施工質(zhì)量和使用壽命起到重要作用。杜先鋒[8]針對(duì)喀拉通克鎳礦充填鉆孔頻繁堵塞問題，提出并實(shí)施充填鉆孔注漿工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)耐磨鋼管孔內(nèi)和井內(nèi)的可靠固定。曾有研究者開展了充填鉆孔磨損機(jī)理與影響因素研究，揭示了鉆孔偏斜率是影響鉆孔使用壽命的重要因素[9-12]；充填料漿在鉆孔中高速自由降落沖擊局部彎管，是導(dǎo)致深井充填管道磨損的主要因素。張欽禮等[13-14]和薛希龍等[15]分別開展充填鉆孔健康狀況評(píng)價(jià)和使用壽命預(yù)測(cè)研究。陳娟等[16]開展改性鋼管全再生粗骨料混凝土短柱的軸壓試驗(yàn)研究，得到各規(guī)程在計(jì)算鋼管全再生骨料混凝土承載力時(shí)的適用性。上述研究對(duì)我國充填法采礦充填料漿管道設(shè)計(jì)、施工、使用與充填管理起到了指導(dǎo)和借鑒作用。Zhang等[17-18]開展了粗骨料料漿管道輸送流變模型以及管道阻力研究，Li等[19]進(jìn)行了鐵礦長距離管道循環(huán)輸送理論和方法研究，由此確定料漿濃度與管阻的關(guān)系。

金川鎳礦是我國最大的硫化銅鎳礦床，也是我國最早的充填礦山之一，目前已經(jīng)建成年產(chǎn)近1×107t的地下充填法礦山。前人針對(duì)金川礦山深埋、高應(yīng)力和破碎圍巖的采礦技術(shù)條件，開展了高濃度和膏體充填采礦技術(shù)的理論研究和工程實(shí)踐，在充填鉆孔設(shè)計(jì)、施工管理與鉆孔修復(fù)等方面獲得了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)[20-22]。

在充填法采礦生產(chǎn)中，充填管材選取、管道連接以及堵管事故處理與防控技術(shù)等關(guān)系到管道使用壽命和充填采礦生產(chǎn)能力。尤其是充填作業(yè)前后的引流與洗管水處理，嚴(yán)重影響充填體強(qiáng)度與充填體質(zhì)量。為此，本研究針對(duì)金川礦山棒磨砂粗骨料充填料漿管道磨損問題，開展了耐磨管的選擇以及耐磨管柔性接頭裝置的研制。為了提高充填體質(zhì)量和充填連續(xù)作業(yè)，開展導(dǎo)水閥研制以及充填管道堵塞處理方法研究，由此開發(fā)出滿足棒磨砂料漿充填耐磨管柔性接頭，提出深井長距離高濃度棒磨砂充填料漿管道輸送的堵管處理方法和防控技術(shù)，旨在為金川礦山充填法采礦產(chǎn)能提升和降低充填采礦成本提供技術(shù)支撐，為類似礦山充填管材選擇、充填堵管事故處理與防控提供寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。

1　充填料漿耐磨管選擇與應(yīng)用情況

金川鎳礦棒磨砂自流充填料漿特性和輸送流速對(duì)充填管道磨損影響顯著。原來采用Ф133 mm和Ф103 mm無縫鋼管作充填管，料漿輸送量僅20×104m3左右。隨著充填量增大，因管路磨損導(dǎo)致充填過程的不正常停車的故障率增加。通過3年多不同耐磨管材試驗(yàn)與比較分析，選擇了直徑Ф133 mm鉬鉻雙金屬和剛玉(陶瓷)兩種耐磨管。耐磨管道的單節(jié)長3 m，采用卡箍連接，能夠滿足高流速、高壓力和高磨損的自流充填輸送要求。在此基礎(chǔ)上，對(duì)井下管線實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化改造，將主充填系統(tǒng)所有普通鋼管全部替換為耐磨管，并將充填回風(fēng)道內(nèi)的非標(biāo)管全部替換統(tǒng)一尺寸的標(biāo)準(zhǔn)管，從而提高了互換性，加快更換管線速度，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了充填系統(tǒng)的純作業(yè)時(shí)間。近年來的使用情況表明，鉬鉻雙金屬耐磨管能夠承受深井高速降落的料漿的沖擊，彎管及鉆孔底部的抗磨損效果顯著，充填耐磨管道及卡箍連接如圖1和圖2所示。將充填彎管更換為此耐磨管的管材性能以及所獲得的經(jīng)濟(jì)效益見表1。

圖1　Ф133 mm的雙金屬耐磨管Fig.1　Double metal wear-resisting pipe with Ф133 mm

2　充填管道耐磨柔性接頭研制與應(yīng)用

2.1充填管路切換存在的問題

二礦區(qū)井下采空區(qū)充填是通過分布在井下的鉆孔及與之相連的管網(wǎng)將充填料漿輸送到各個(gè)采場(chǎng)。目前井下有7個(gè)采礦作業(yè)平面，分布在1 600、1 350、1 250、1 200、1 150、1 100、1 000 m水平。其中，1 600 m與1 350 m兩個(gè)水平為井下充填主工作面，1 250 m與1 150 m兩個(gè)水平承接井下1 000 m中段各盤區(qū)采場(chǎng)充填的主連接工作，1 200 m水平為副中段，承接1 150 m中段各盤區(qū)采場(chǎng)充填的連接工作。所有充填系統(tǒng)在1 350 m水平通過切換管道接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)1 150 m和1 000 m兩個(gè)中段的充填，1 200 m副中段與1 150 m中段在各盤區(qū)口通過切換管道接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)各盤區(qū)內(nèi)的充填作業(yè)。目前井下1 350 m、1 250 m、1 200 m、1 150 m中各中段都需要根據(jù)采場(chǎng)位置和充填情況隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)切換。

圖3　耐磨柔性接頭圖Fig.3　Flexible joint of wear-resistant pipe

傳統(tǒng)切換方式是打開固定的充填管快速接頭，采用撬棍將待充填采場(chǎng)管路的管頭撥到相應(yīng)的充填系統(tǒng)的管路對(duì)上管口，然后再固定快速接頭。由于井下充填管線更換為Ф133 mm剛性耐磨管，因此，管頭屬于剛性聯(lián)接，倒口管管頭位置的改變使管道中心線偏斜，對(duì)口時(shí)通過調(diào)整管口前后長達(dá)30～40 m的管線才能實(shí)現(xiàn)，有時(shí)還需加工小短接實(shí)施強(qiáng)行對(duì)接，每次切換作業(yè)時(shí)間長，一般情況下為70～80 min，個(gè)別中段多系統(tǒng)充填時(shí)，管線交叉切換作業(yè)時(shí)間甚至長達(dá)兩個(gè)小時(shí)。這不僅使工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，同時(shí)也制約著充填法采礦的生產(chǎn)效率。

針對(duì)充填管道切換存在的問題，研制如圖3所示的充填管道剛性耐磨管的柔性接頭。該接頭一端為帶卡盤的伸縮頭，另一端為球形帶卡盤結(jié)構(gòu)的萬向頭，通過中間帶有密封裝置的伸縮套管和輔助配件連接。

2.2充填管路柔性接頭的特點(diǎn)

充填管路柔性接頭具有以下特點(diǎn)：

①一端可伸縮的伸縮頭，可解決管線在被撬動(dòng)后管線路徑長度發(fā)生變化而導(dǎo)致線發(fā)生位移后無法對(duì)接的困難。設(shè)計(jì)最大可調(diào)節(jié)位移200 mm。

②借鑒萬向頭原理，將管道一端帶卡盤、另一端設(shè)計(jì)成球形形成萬向接頭。嵌入帶密封組件的伸縮套管與萬向頭的套管內(nèi)，將兩者用螺栓連接。萬向頭沿軸向與徑向在形成45°夾角范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)。此設(shè)計(jì)解決在倒口作業(yè)中管線發(fā)生位移產(chǎn)生管道與管道不同心，從而產(chǎn)生偏斜而無法對(duì)接的問題。

③在伸縮套管與萬向頭套管形成的空腔內(nèi)裝上兩只聚胺脂成型密封圈，以解決由于球型管旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的密封問題。擰緊螺栓達(dá)到密封效果，保證萬向頭旋轉(zhuǎn)后接頭密封良好。通過現(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)表明壓力達(dá)到9 MPa以上仍能保持良好的密封，滿足充填管線中最大壓力為6 MPa的接頭要求。

④在伸縮頭及萬向頭中充填料漿通過的地方，將管道內(nèi)壁加裝耐磨層，延長柔性接頭的使用壽命，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目的。

2.3充填管路柔性接頭的優(yōu)點(diǎn)

充填管路柔性接頭具有以下優(yōu)點(diǎn):

①耐磨柔性接頭的管內(nèi)襯陶瓷層為剛玉，維氏硬度在1 300～1 500 HV，相當(dāng)于HRC90以上，適應(yīng)井下充填料漿高速輸送所要求的耐磨強(qiáng)度，使用壽命為普通管材的7倍以上。

②耐腐柔性接頭的內(nèi)襯中性材料具有較強(qiáng)的耐酸、堿、鹽的腐蝕。

③管道沿程阻力損失系數(shù)較小，普通鋼管為0.0195，而耐磨鋼管為0.0193。

④安裝維修方便，其重量是同內(nèi)徑鑄石復(fù)合管重量的1/3，比耐磨金屬鋼管輕30%，加上萬向與伸縮使其耐磨管道的安裝維修都十分方便。

3　充填導(dǎo)水閥的研究及其在充填中應(yīng)用

3.1充填前后管道清洗存在的問題

為了保證充填管路暢通，在充填作業(yè)前后，通常要利用壓風(fēng)試管，采用水和水泥漿對(duì)充填管路進(jìn)行4～5 min的引流、清洗和潤滑后才能正常進(jìn)入高濃度充填過程。任何原因造成中途停車和充填結(jié)束，都要根據(jù)充填使用管路的長短，對(duì)其進(jìn)行6～8 min的清洗管路。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，充填管道的清洗從開車到停車，每次正常注入到采場(chǎng)中的清洗水達(dá)到7～12 t。按照進(jìn)路充填打底800 m3充填量計(jì)算，進(jìn)入采場(chǎng)清洗管道的水降低料漿濃度0.857%～1.35%，平均1.1%。試驗(yàn)結(jié)果顯示，料漿濃度降低1%，充填體強(qiáng)度降低10%左右。由此可見，充填在開始和結(jié)束時(shí)的引流清洗水對(duì)充填強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響。

3.2充填導(dǎo)水閥結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

針對(duì)充填引流清洗水對(duì)充填強(qiáng)度的影響，研制如圖4和圖5所示的充填導(dǎo)水閥。導(dǎo)水閥是由閥體、閥板和曲柄連桿機(jī)構(gòu)等部件組成的“卜”字型結(jié)構(gòu)。導(dǎo)水閥的進(jìn)口、出口以及導(dǎo)水口為方形，其端部與法蘭焊接聯(lián)結(jié)。閥板由鋼板和具有密封功能且不易磨損的特殊膠皮聯(lián)接。閥體設(shè)計(jì)成45°角的料漿出口和導(dǎo)水口兩個(gè)輸出口。充填前放置在充填采場(chǎng)進(jìn)路前的合適位置，將導(dǎo)水閥聯(lián)接在距離板墻5～6 m的充填管路中。為了便于開關(guān)閥門，將導(dǎo)水閥安裝在操作人員不借助任何工具就可接觸到的高度或地面上。導(dǎo)水閥進(jìn)口與充填管聯(lián)接，出口與進(jìn)路采場(chǎng)的管路聯(lián)接。導(dǎo)水口連接到塑料充填管直至到工區(qū)集中的排水處。

充填前導(dǎo)水時(shí)通過絲杠曲柄連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)閥板關(guān)閉出口并打開導(dǎo)水口，將充填開始時(shí)的清洗管道水和引流灰漿或充填過程中故障停車管路清洗水以及處理堵管水，通過該裝置直接排到采礦工區(qū)集中排水處，使水不能進(jìn)入充填進(jìn)路采場(chǎng)。在管道引流結(jié)束后，將閥板拉回，關(guān)閉導(dǎo)水口，同時(shí)打開出漿口位，進(jìn)入采空進(jìn)路正常充填作業(yè)狀態(tài)。充填結(jié)束后進(jìn)行相反操作，再將充填結(jié)束后管路洗管水導(dǎo)出排到采場(chǎng)外。

圖4導(dǎo)水閥照片

Fig.4Picture of guide water valve

圖5導(dǎo)水閥結(jié)構(gòu)圖

Fig.5Structure chart of guide water valve

3.3充填導(dǎo)水閥特點(diǎn)

充填導(dǎo)水閥具有以下特點(diǎn)：

①絲杠加力桿和曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)合使用，開啟或關(guān)閉閥門，并將導(dǎo)水口角度進(jìn)行調(diào)整后，減輕開啟閥門時(shí)的料漿阻力，使操作輕松可靠，開啟閥門一般在30 s左右的時(shí)間內(nèi)完成。

②出漿口和導(dǎo)水口都具有密封性能，無料漿泄漏。

③導(dǎo)水安全可靠，導(dǎo)水效率可達(dá)到98%以上。

④導(dǎo)水閥結(jié)構(gòu)輕，重量僅為15 kg左右，在采場(chǎng)安裝簡便、快捷，通常安裝閥門時(shí)間為10 min左右。

⑤導(dǎo)水閥操作安全，不需要借助工具，采用人力即可進(jìn)行操作。

⑥采用導(dǎo)水閥可以明顯減少洗管水進(jìn)入采場(chǎng)，從而提高進(jìn)路充填體質(zhì)量，降低充填成本。

4　充填作業(yè)管道堵塞處理方法研究

對(duì)于粗骨料高濃度充填料漿的管道輸送，在充填生產(chǎn)過程中不可避免堵管事故。造成堵管因素多種多樣，主要有突然停電、停水、較大碎石或雜物混入料漿中、以及爆管、調(diào)節(jié)閥失靈和鉆孔塌孔等。充填堵管后一般應(yīng)在6～8 h內(nèi)處理完畢，否則混凝土在管道內(nèi)凝結(jié)會(huì)造成管道報(bào)廢，嚴(yán)重危害充填系統(tǒng)的使用。傳統(tǒng)的堵管處理方法是利用地表與井下高度差形成的水壓，再通過管路上的三通進(jìn)行逐段處理。此處理方法適用于局部堵管或管路較短的堵管。對(duì)于經(jīng)歷了幾十年開采的金川礦區(qū)來說，井下單套系統(tǒng)管線涉及7個(gè)中段，平均長度達(dá)到2 500 m左右，因此，堵管處理難度非常大。

根據(jù)金川礦山井下實(shí)際情況，提出了管道堵塞處理新方法：利用經(jīng)過充填道的井下生產(chǎn)和返修的水管，采用Ф108 mm塑料管的一端與井下供水管路連接，另一端加工成帶Ф133 mm卡盤的短接與充填管路對(duì)接，再將水閥門設(shè)置在作業(yè)人員便于開啟的位置，由此形成井下處理堵管的自備管水系統(tǒng)。堵管作業(yè)人員根據(jù)需要隨意控制水量，且不受通訊系統(tǒng)限制。通過幾次堵管處理的工程實(shí)踐表明，這種堵管處理新方法的效果非常明顯。與傳統(tǒng)的堵管處理方法相比，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

①提高堵管處理效率，為堵管處理贏得時(shí)間，由此減少因堵管使管路報(bào)廢所造成的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的堵管處理方法是從1 600 m中段開始逐個(gè)中段處理，上個(gè)中段未處理完，后一個(gè)中段的作業(yè)人員只能被動(dòng)等待。新處理方法在井下每個(gè)中段形成獨(dú)立的處理系統(tǒng)，每個(gè)終端的作業(yè)人員可以同時(shí)進(jìn)行堵管處理作業(yè)，極大地提高了堵管工作效率，從而減少堵管處理時(shí)間。

②堵管處理用水量精確控制，而且還不受堵管作業(yè)通訊系統(tǒng)的影響。傳統(tǒng)的堵管處理方法，每打開一個(gè)三通都需要通過控制室聯(lián)系下水。由于充填管路長，沿程壓力損失大，耗水量也大，浪費(fèi)水嚴(yán)重。同時(shí)還存在因通訊設(shè)備受潮無法正常聯(lián)絡(luò)的情況，因此影響管路處理效率。堵管處理的新方法，每個(gè)中段作業(yè)人員可以根據(jù)堵管情況控制所需要的用水量，加之供水管路短，壓力損失小，因此處理效率得到提高，同時(shí)還節(jié)約用水量。

③降低井下作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。管道堵管的傳統(tǒng)處理方法因供水管路長，沿程壓力損失大，每隔10 m左右就要打開一個(gè)三通，不僅浪費(fèi)水，而且效率低。而堵管處理新方法由于供水管路較短，壓力損失小，每次可以處理30～50 m管線，由此大大降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5　結(jié)　語

金川礦山開采深度接近千米，采用棒磨砂、廢石、河砂等粗骨料，實(shí)施高濃度、大流量、長距離和多中段管網(wǎng)系統(tǒng)充填采礦。因此，充填系統(tǒng)存在充填管道長、彎管多和管道頻繁切換充填作業(yè)的局面。尤其粗骨料和長距離管道輸送，導(dǎo)致管道阻力大和彎管磨損嚴(yán)重，堵管爆管風(fēng)險(xiǎn)增大。本研究開展耐磨管選擇、耐磨柔性接頭和導(dǎo)水閥裝置以及堵管處理方法研究與工程實(shí)踐，由此獲得以下幾點(diǎn)結(jié)論：

①將充填倒口作業(yè)的管線連接方式由剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接，解決了充填倒口作業(yè)過程中的管口偏斜與位移問題，從而減少料漿泄漏難題，大大節(jié)約倒口作業(yè)時(shí)間，不僅提高了充填系統(tǒng)純作業(yè)時(shí)間和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且還降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

②充填導(dǎo)水閥的研究與應(yīng)用，避免充填作業(yè)引流和洗管水進(jìn)入進(jìn)路采場(chǎng)，從而避免因引流和洗管水進(jìn)入采場(chǎng)而降低充填料漿濃度，不僅提高了膠結(jié)充填體強(qiáng)度，而且還改善了充填作業(yè)環(huán)境。

③針對(duì)粗骨料高濃度充填料漿的長距離管道輸送不可避免的料漿堵管問題，以及金川礦山二礦區(qū)充填系統(tǒng)以及采場(chǎng)既有的工程，采用塑料管與充填管路對(duì)接，形成管道堵管自備水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)堵管用水量的自由控制，從而實(shí)現(xiàn)快速、簡便堵管處理新方法。

④通過金川二礦區(qū)膏體充填充填系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，找出了制約礦山充填連續(xù)作業(yè)和影響充填體質(zhì)量的主要因素，從而保證了自流管道輸送系統(tǒng)的安全可靠和長時(shí)間運(yùn)行，使充填系統(tǒng)純作業(yè)時(shí)間由12.46 h/d提高到14.35 h/d，充填故障停車率由1.36次/×104m3降到0.99次/×104m3。

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(責(zé)任編輯唐漢民裴潤梅)

Key technologies in long-distance pipeline transportation of filling slurry of coarse aggregate

YANG Zhi-qiang1，2，CHEN De-xin2，GAO Qian1，MA Long1, 2，ZOU Long1, 2

(1.School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology of Beijing, Beijing 100083, China; 2.National Key Laboratory of Nickel and Cobalt Resources Comprehensive Utilization, Jinchuang 737100, China)

There are many problems in long-distance pipeline transportation of filling slurry of coarse aggregate, such as severe abrasion of pipes, frequent connection of pipes and blocking in pipes, which are the key technologies to be solved for the safety and efficient production in filling mining. Considering the filling pipe network and filling process in No.2 Jinchuan mine, the studies on wear-resisting pipe selection, flexible joints, water guide valve and new method to handle filling blockage were carried out. Based on different tests, the two wear-resisting pipes, molybdenum chromium bimetallic pipe and corundum (ceramic) pipe, with a diameter of Ф133 mm were selected. In view of difficult connection between two rigid wear-resisting pipes, a device of flexible joint was developed. One end of the device is a telescopic head with chuck, and the other end is a spherical universal head also with chuck. Both of the ends are connected with sealing device and auxiliary accessories. In order to reduce the effect of clean pipe water on the filling strength, a water valve which can discharge water into stope was developed. The device is composed of valve body, valve plate and crank link. One end of the device connects underground pipes, and the other end connects filling tube. The two ends are connected by a plastic pipe, which forms a self-provided water system to process blocking pipe. The results show that the application of wear-resisting pipe extends the service life of pipelines, the application of the flexible joint to wear-resisting pipe reduces connecting time, water guide valve avoids wash pipe water entering the stope and the new method processing blocking pipe can ensure safety and continuous filling work. When the key technologies were used in the No.2 mining, operation time was increased from 12.46 h/d to 14.35 h/d and filling fault shutdown rate was reduced from 1.36 times/(104m3) to 0.99 times/(104m3) of the filling system.

filling slurry of coarse aggregate；long distance pipeline transportation；pipe wear；flexible joint；key technologies

2016-01-20；

2016-05-23

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)(SS2012AA062405);鎳鈷資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目(金科礦2015-01)

高 謙(1956—)，男，江蘇徐州人，北京科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師；E-mail:gaoqian@ces.ustb.edu.cn。

10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2016.1306

TD863

A

1001-7445(2016)04-1306-07

引文格式：楊志強(qiáng)，陳得信，高謙,等.粗骨料充填料漿長距離管道輸送關(guān)鍵技術(shù)[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，41(4)：1306-1312.