深海采礦系統(tǒng)雙拱軟管粗顆粒再起動試驗(yàn)研究

張國帥，符 瑜，夏建新

（中央民族大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081）

深海蘊(yùn)藏豐富的礦產(chǎn)資源，是滿足人類未來對金屬資源需求的重要保障，已成為世界各國關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。深海資源是21世紀(jì)最具商業(yè)開采價值的礦產(chǎn)資源之一[1-2]。目前最有商業(yè)開采前景的深海采礦工藝是固液兩相流管道提升式，該系統(tǒng)由集礦子系統(tǒng)、揚(yáng)礦子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)、海面采礦船及運(yùn)輸支持子系統(tǒng)5部分組成[3]，如圖1所示。該系統(tǒng)利用海底集礦機(jī)將大面積海底沉積物中的錳結(jié)核采集起來，經(jīng)過脫泥、破碎后，由軟管輸送到水下中間平臺上的中繼倉里，然后通過給料機(jī)將結(jié)核輸送到提升主管道，由泥漿泵將結(jié)核輸送到海面采礦船上。此開采方式具有環(huán)保高效、成本低廉和適合深海采礦運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。

為適應(yīng)采礦車回采路線和海底地形變化，在海底采礦車與揚(yáng)礦主管道之間須有一段軟管連接，軟管一般呈現(xiàn)不同的空間形態(tài)懸浮于海水中，其輸送粗顆粒時可能存在堵塞風(fēng)險(xiǎn)。雙拱軟管空間構(gòu)型是深海采礦系統(tǒng)中輸送軟管可能的空間形態(tài)之一。在該軟管構(gòu)型下，集礦機(jī)安全行駛范圍較大，而且軟管的受力狀態(tài)較好，缺點(diǎn)是輸送軟管在漿體輸送期間的安全性能較差。主要原因是內(nèi)流漿體輸送過程中揚(yáng)礦泵發(fā)生突發(fā)事故停止工作后，雙拱軟管中間的拱底位置容易沉積大量結(jié)核，導(dǎo)致軟管堵塞，嚴(yán)重影響漿體的安全輸送。目前，國內(nèi)外已有學(xué)者針對錳結(jié)核的漿體和顆粒物料的水力輸送等特性開展了大量研究[4-7]，研究不同顆粒粒徑、體積濃度、輸送速度等輸送條件下參數(shù)的變化規(guī)律。其中，有學(xué)者通過理論分析和物理模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法，根據(jù)不同學(xué)者關(guān)于粗顆粒在垂直管道和水平管道中的安全輸送速度計(jì)算公式，結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)情況，得到了單拱軟管空間形態(tài)中顆粒粒徑、體積濃度、軟管空間形態(tài)與漿體安全輸送速度之間的定量關(guān)系[8]。

圖1 深海采礦提升系統(tǒng)示意圖

針對深海采礦雙拱軟管漿體的安全輸送條件的研究鮮有報(bào)道，探究雙拱形態(tài)下軟管拱底位置發(fā)生堵塞后所需的再起動速度大小，是保證軟管內(nèi)流漿體安全輸送的重要條件。因此，本文以深海采礦軟管輸送模擬試驗(yàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，針對雙拱軟管突發(fā)停泵后拱底沉積顆粒再起動速度的變化規(guī)律，研究軟管空間形態(tài)、拱底角度、沉積顆粒堆積形態(tài)、內(nèi)流漿體濃度等對軟管安全輸送條件的影響，以期為深海采礦軟管的安全輸送條件提供參考依據(jù)。

1 粗顆粒在管道中的運(yùn)動劃分

在泥沙運(yùn)動力學(xué)中，床面顆粒從靜止至起動時的臨界水流特性稱為起動條件。根據(jù)不同顆粒的起動概率，克雷默將顆粒的起動運(yùn)動形式分為個別起動、少量起動、大量起動3種[9]。在漿體輸送過程中，水體對顆粒的拖曳力超過起動拖曳力時，即滿足顆粒起動的力學(xué)條件。根據(jù)起動顆粒的受力情況，顆粒的運(yùn)動形式可劃分為推移運(yùn)動、懸移運(yùn)動和中性懸浮運(yùn)動[5]。近幾年，有學(xué)者通過圓管試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：持續(xù)增大水流量，顆粒依次產(chǎn)生4種運(yùn)動狀態(tài)：揚(yáng)動、間歇式推移、連續(xù)式推移和懸移[10-11]，如圖2所示。

圖2 管道中粗顆粒運(yùn)動狀態(tài)的劃分

（1）揚(yáng)動狀態(tài)

隨著水流速度逐漸增大，固體顆粒受到的水流拖曳力FD增大，固體顆粒由靜止開始向前滾動，進(jìn)入揚(yáng)動起動狀態(tài)的條件為：

式中：FD表示水流拖曳力；FL表示上舉力；W’表示顆粒的水中有效重量；f表示靜摩擦系數(shù)。

式中：CD和CL分別為阻力系數(shù)和上舉力系數(shù)；ρ為液相密度；u0為作用在固體顆粒上的流速；d為固體顆粒粒徑。將式（2）、式（3）和式（4）代入式（1）中，公式整理后可得：

固體顆粒的起動條件為：

當(dāng)滿足式（6）的起動條件時，部分顆粒開始起動并達(dá)到揚(yáng)動狀態(tài)，顆粒運(yùn)動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水流速度，且運(yùn)動不穩(wěn)定，停滯與滾動現(xiàn)象交替出現(xiàn)，如圖2(a)所示。

（2）間歇式推移狀態(tài)

當(dāng)液相流體速度逐漸加大，水流拖曳力FD隨之增大，當(dāng)FD滿足式（7）和式（8）時，同一管道斷面上的顆粒同時發(fā)生滾動和滑移兩種運(yùn)動，顆粒運(yùn)動受過水?dāng)嗝嬗绊?，運(yùn)動呈現(xiàn)周期性變化，如圖2(b)所示。

（3）連續(xù)式推移狀態(tài)

內(nèi)流速度持續(xù)增加，流體的拖曳力逐漸占據(jù)主導(dǎo)作用。顆粒整體表現(xiàn)出滑動推移現(xiàn)象，相鄰顆粒的相對運(yùn)動趨勢減弱。

連續(xù)式推移狀態(tài)中，相鄰顆粒層之間的運(yùn)動狀態(tài)相對穩(wěn)定，運(yùn)動速度自上而下依次遞減，而且底層顆粒的運(yùn)動始終與床表面接觸。連續(xù)式顆粒推移運(yùn)動狀態(tài)在管道輸送過程中能夠?qū)崿F(xiàn)有效輸送且能耗相對較低，是較為安全、穩(wěn)定的輸送狀態(tài)，如圖2(c)所示。

（4）懸移狀態(tài)

水流速度增大到一定值時，水流紊動強(qiáng)烈，顆粒的上舉力大于有效重力使其進(jìn)入懸移態(tài)，并且懸移顆粒的運(yùn)動速度基本與水流速度相同，如圖2(d)所示。

定義水流的湍流脈動升力效應(yīng)為Ft，顆粒在水中的有效重力為W’,則懸移態(tài)下顆粒滿足的受力條件為：

據(jù)夏建新等[12]關(guān)于湍流脈動升力效應(yīng)的研究，水流的平均湍流脈動升力的表達(dá)式為：

式中：ξ為綜合系數(shù)；tf為湍流脈動的特征時間，表達(dá)公式為為流動尺度；Rew為水流雷諾數(shù)；v為運(yùn)動粘滯系數(shù)；ts為顆粒弛豫時間，表達(dá)公式為分別為顆粒數(shù)密度和單個顆粒質(zhì)量，其中，為顆粒垂直方向脈動分速度。

綜上所述，揚(yáng)動狀態(tài)、連續(xù)推移狀態(tài)依次對應(yīng)臨界起動條件、最優(yōu)輸送條件。兩者的影響因素為：顆粒粒徑和密度、水流速度以及床面坡度等。本文主要研究在雙拱軟管形態(tài)下拱底位置顆粒沉積顆粒在揚(yáng)動狀態(tài)和連續(xù)推移狀態(tài)下的再起動速度大小。

2 試驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

為深入研究礦物質(zhì)結(jié)核在復(fù)雜軟管空間形態(tài)中的安全輸送條件，在實(shí)際深海采礦管道提升輸送工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)相似理論和試驗(yàn)現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)了深海采礦軟管輸送模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。如圖3所示，該系統(tǒng)主要由管道輸送子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、洋流系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和給料系統(tǒng)5個部分組成。

圖3 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

其中，管道輸送子系統(tǒng)主要由輸送軟管、輸送硬管、彎曲硬管和模擬集礦機(jī)等組成。輸送軟管材料選用PVC鋼絲透明軟管，管徑和壁厚分別為50 mm和3 mm，試驗(yàn)過程中可通過透明軟管觀測管內(nèi)顆粒的運(yùn)動狀態(tài)。輸送硬管采用內(nèi)徑為50 mm的鋼管。整個輸送環(huán)管長約26 m，高4.7 m，其中，軟管段總長約10 m，軟管測量段長度約5 m。軟管測量段中部為一段彎曲硬管，彎曲硬管上裝有拉壓傳感器和可水平移動的定滑輪，可通過定滑輪改變其水平位置及垂直高度。

動力子系統(tǒng)主要由提升泵、清水泵、潛水泵、集礦機(jī)電機(jī)和變頻調(diào)速器組成。提升泵安裝于軟管段出口處，清水泵安裝于大水箱與3個小水箱之間，潛水泵安裝于模擬集礦機(jī)內(nèi)，集礦機(jī)電機(jī)安裝在大水槽上方，控制模擬集礦機(jī)的移動。本文中所有的泵及電機(jī)均使用變頻調(diào)速器進(jìn)行無級調(diào)速，確保滿足集礦機(jī)的勻速行駛以及內(nèi)外流體的輸送速度的要求。

洋流系統(tǒng)包括一個8 m長、1.5 m寬、2 m高的大水槽和3個1.5 m長、1.5 m寬、0.7 m高的小水箱相連接組成，水槽和小水箱之間由清水泵連接，使清水在水槽與小水箱之間勻速循環(huán)流動，模擬深海采礦系統(tǒng)工作過程中海底的洋流環(huán)境，模擬洋流速度約為0.01 m/s。其中，水槽一側(cè)采用有機(jī)玻璃制作，可清晰觀測在不同工況下輸送軟管的空間形態(tài)變化、集礦機(jī)運(yùn)動概況以及軟管內(nèi)流顆粒運(yùn)動狀態(tài)。

測量系統(tǒng)主要包括拉壓傳感器、網(wǎng)格墻、電磁流量計(jì)、標(biāo)定裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。電磁流量計(jì)安裝于輸送硬管段，測量管道內(nèi)流流速。拉壓傳感器分別安裝于軟管測量段的彎曲硬管上和模擬集礦機(jī)中，安裝于軟管測量段的拉壓傳感器主要測量軟管在輸送過程中維持較好空間構(gòu)型需要的浮力配置大小[13]。

給料系統(tǒng)由梯形水箱和料倉組成，通過向料倉中均勻加入顆粒物料，使顆粒物料與液相介質(zhì)實(shí)現(xiàn)完全混合，并在管道輸送系統(tǒng)中均勻、穩(wěn)定地進(jìn)行顆粒輸送。

2.2 試驗(yàn)條件及方法

本試驗(yàn)采用石英砂作為固相顆粒（圖4），顆粒密度為2 650 kg/m3，用密度為1 000 kg/m3的清水作為液相介質(zhì)。試驗(yàn)所用顆粒平均粒徑為3 mm。當(dāng)進(jìn)行軟管漿體輸送時，分別對5%、10%和15% 3種顆粒體積濃度進(jìn)行試驗(yàn)。

圖4 試驗(yàn)材料—石英砂顆粒

本文試驗(yàn)基于深海采礦軟管輸送模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，研究不同內(nèi)流漿體體積濃度和集礦機(jī)水平位置下，雙拱軟管形態(tài)中突發(fā)停泵后軟管空間形態(tài)和拱底沉積顆粒再起動運(yùn)動狀態(tài)的變化特征，并提出沉積顆粒進(jìn)入不同起動運(yùn)動狀態(tài)的最小再起動速度。

在測量軟管段的1/3和2/3處設(shè)置彎曲硬管，模擬雙拱形軟管的兩個浮力配置，使輸送軟管在水槽中呈現(xiàn)雙拱空間形態(tài)。試驗(yàn)開始時，分別將5%,10%, 15% 3種不同體積濃度顆粒物料加入管道輸送系統(tǒng)中，使其在管道中實(shí)現(xiàn)均勻輸送，停泵后部分固體顆粒將沉積至雙拱軟管拱底位置，甚至發(fā)生堵塞現(xiàn)象。同時，在不同體積濃度工況下，控制模擬集礦機(jī)，使集礦機(jī)與軟管出口處的水平距離為3.5 m, 3.75 m, 4 m, 4.25 m, 4.5 m的5個不同位置處，研究突發(fā)停泵后雙拱軟管的空間形態(tài)以及拱底沉積顆粒的再起動運(yùn)動狀態(tài)及條件。具體試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。

表1 具體試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)顆粒在不同內(nèi)流流速條件下的運(yùn)動狀態(tài)，判定顆粒在揚(yáng)動狀態(tài)和連續(xù)推移狀態(tài)的運(yùn)動狀態(tài)，記錄的軟管空間形態(tài)得到拱底段軟管的彎曲程度。分析不同軟管彎曲程度、不同沉積顆粒數(shù)量以及不同沉積顆粒的堆積形態(tài)下顆粒揚(yáng)動和連續(xù)推移的再起動速度大小變化規(guī)律和內(nèi)在機(jī)理。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 突發(fā)停泵后雙拱軟管空間形態(tài)變化規(guī)律

基于深海采礦軟管輸送模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，固定軟管浮力配置大小，使得輸送軟管能夠在水中維持較好的空間形態(tài)且對集礦機(jī)的力學(xué)作用較小，研究突發(fā)停泵后不同集礦機(jī)水平位置和內(nèi)流漿體體積濃度下雙拱軟管空間形態(tài)的變化規(guī)律。其中內(nèi)流漿體的體積濃度是指停泵之前軟管中漿體輸送的體積濃度。

根據(jù)肖芳其等[14-15]的研究可知，在雙拱軟管空間形態(tài)下，集礦機(jī)水平位置是影響軟管空間形態(tài)的重要影響因素之一。同時，內(nèi)流漿體的體積濃度大小對軟管拱底位置的形態(tài)變化也較為明顯，如圖5所示。

圖5 不同體積濃度下停泵后輸送軟管空間形態(tài)變化

如圖5所示，在不同集礦機(jī)水平位置工況下，隨著內(nèi)流漿體體積濃度逐漸增大，突發(fā)停泵后輸送軟管拱底高度明顯下降。主要原因是停泵后拱底位置沉積顆粒的重力效應(yīng)的增大，使得拱底高度隨之下降。

由于拱底位置高度的下降，拱頂高度的變化不明顯，拱底位置與兩個拱頂之間的夾角β不斷減小，拱底夾角β是表征拱底位置輸送軟管彎曲程度的重要參數(shù)。同時，集礦機(jī)與中間倉之間的水平距離也是不可或缺的因素。因此，當(dāng)浮力配置大小和位置固定不變，內(nèi)流漿體體積濃度、集礦機(jī)水平位置是停泵后雙拱軟管空間形態(tài)的重要影響因素。

在不同內(nèi)流漿體體積濃度的工況下，隨著集礦機(jī)水平位置的變化，拱底夾角大小變化趨勢如圖6所示。

圖6 集礦機(jī)水平位置和拱底夾角的關(guān)系

由圖6可知，當(dāng)內(nèi)流漿體體積濃度為10%時，集礦機(jī)水平位置由3.5 m行駛至4.5 m，拱底角度由94.7°增至120.3°?？梢缘弥S著集礦機(jī)與中間倉之間水平距離逐漸增大，輸送軟管的空間形態(tài)在力的平衡下發(fā)生變化，拱底夾角逐漸增大，拱底位置軟管形態(tài)趨于平緩。其中，在沉積顆粒重力效應(yīng)的影響下，拱底夾角β隨著體積濃度的增大而減小。隨著拱底位置夾角的減小，使得拱底位置軟管的彎曲度增大，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，增大了拱底沉積顆粒進(jìn)入再起動運(yùn)動狀態(tài)的難度。若內(nèi)流速度過小，沉積顆粒無法進(jìn)入再起動運(yùn)動狀態(tài)，將會導(dǎo)致輸送軟管嚴(yán)重堵塞，影響軟管漿體輸送的效率與安全。

3.2 拱底角度對顆粒再起動速度的影響

以集礦機(jī)水平位置為橫坐標(biāo)，以軟管內(nèi)流液相平均流速為縱坐標(biāo)，在不同內(nèi)流漿體體積濃度條件下，突發(fā)停泵后集礦機(jī)水平位置與拱底沉積顆粒（d=3 mm）再起動速度之間的關(guān)系，如圖7所示。

圖7 集礦機(jī)水平位置與軟管拱底顆粒再起動速度的關(guān)系

從圖7可以看出，沉積顆粒在揚(yáng)動和連續(xù)推移下的再起動速度均隨著集礦機(jī)水平位置的增大而減小，雙拱形態(tài)軟管中拱底沉積顆粒的再起動速度與內(nèi)流漿體體積濃度、集礦機(jī)水平位置及軟管空間形態(tài)等因素有關(guān)。根據(jù)前文輸送軟管拱底角度與集礦機(jī)水平位置的關(guān)系，以拱底角β為橫坐標(biāo)，管道內(nèi)流平均流速為縱坐標(biāo)，在不同內(nèi)流漿體體積濃度條件下，突發(fā)停泵后拱底角度與拱底沉積顆粒再起動速度之間的關(guān)系，如圖8所示。

圖8 拱底角度與軟管拱底顆粒再起動速度的關(guān)系

無論是在揚(yáng)動狀態(tài)或連續(xù)推移狀態(tài)下，兩者沉積顆粒的再起動速度在不同集礦機(jī)水平位置和內(nèi)流漿體體積濃度下具有相似的變化規(guī)律。當(dāng)體積濃度相同時，隨著集礦機(jī)與中間倉之間的水平距離增大，拱底角度增大，拱底段軟管逐漸趨向平緩，沉積顆粒再起動速度均不斷減??；對于相同集礦機(jī)水平位置下，隨著內(nèi)流漿體體積濃度的增大，拱底位置沉積顆粒的數(shù)量及重量均增大，拱底角度整體呈減小的趨勢，沉積顆粒的再起動速度均逐漸增大。由此可見，沉積顆粒進(jìn)入再起動運(yùn)動狀態(tài)所需的速度大小與輸送軟管拱底角度呈反比關(guān)系。

3.3 拱底沉積顆粒堆積形態(tài)對顆粒再起動速度的影響

在深海采礦過程中，突發(fā)停泵后拱底位置沉積顆粒再起動速度大小的影響因素除了內(nèi)流漿體體積濃度、集礦機(jī)水平位置、拱底段軟管彎曲度等以外，還有拱底位置沉積顆粒的堆積形態(tài)對顆粒再起動速度的影響。沉積顆粒的堆積形態(tài)主要受內(nèi)流漿體體積濃度、集礦機(jī)水平位置、拱底角度等參數(shù)影響，拱底位置堆積顆粒在斷面上所占的比例n'是表征拱底位置沉積顆粒堆積形態(tài)的重要參數(shù)。因此，在不同內(nèi)流漿體體積濃度的條件下，隨著集礦機(jī)水平位置的變化，拱底堆積顆粒在斷面上所占比例n'的變化趨勢如圖9所示。

圖9 集礦機(jī)水平位置和堆積顆粒斷面所占比例的關(guān)系

由圖9可知，在同一內(nèi)流漿體體積濃度下，拱底堆積顆粒數(shù)量相同，隨著集礦機(jī)水平位置的逐漸增大，拱底角度隨之增大，拱底段軟管趨于平緩，沉積顆粒在拱底的堆積形態(tài)發(fā)生變化，使得顆粒在斷面上的占比減小，軟管拱底的堵塞強(qiáng)度降低。集礦機(jī)水平位置固定，隨著內(nèi)流漿體體積濃度增大，停泵后拱底沉積顆粒數(shù)量增大，顆粒堆積高度增加，且拱底軟管形態(tài)發(fā)生變化，拱底角減小，軟管彎曲程度增大，使得沉積顆粒在軟管斷面上的占比增大。

隨著拱底堆積顆粒在斷面上所占比例的變化，軟管拱底段的堵塞情況隨之改變，對沉積顆粒進(jìn)入再起動運(yùn)動狀態(tài)所需的內(nèi)流流速大小產(chǎn)生影響。因此，以拱底堆積顆粒在斷面上所占比例n'為橫坐標(biāo)，管道內(nèi)流平均流速為縱坐標(biāo)，在不同內(nèi)流漿體體積濃度條件下，研究了突發(fā)停泵后拱底顆粒斷面占比與顆粒再起動速度之間的關(guān)系，如圖10所示。

圖10 拱底堆積顆粒斷面占比與顆粒再起動速度的關(guān)系

漿體體積濃度為10%時，軟管拱底段顆粒的斷面占比從33.6%增加至60.5%，在揚(yáng)動狀態(tài)和連續(xù)推移狀態(tài)下沉積顆粒的再起動速度分別增加了0.04 m/s、0.02 m/s。因此，無論是在揚(yáng)動狀態(tài)或連續(xù)推移狀態(tài)，兩者沉積顆粒的再起動速度變化趨勢具有相似的規(guī)律：在同一體積濃度下，隨著拱底堆積顆粒的斷面占比逐漸增大，軟管拱底段的顆粒堵塞強(qiáng)度增大，沉積顆粒進(jìn)入起動狀態(tài)所需的內(nèi)流速度均不斷增大；當(dāng)內(nèi)流漿體體積濃度增大，停泵后拱底顆粒堆積高度增高，拱底顆粒斷面占比增大，沉積顆粒再起動速度增大。由此可見，拱底沉積顆粒在管道斷面上所占的比例、內(nèi)流漿體體積濃度和沉積顆粒進(jìn)入再起動運(yùn)動狀態(tài)所需的速度大小均呈正比關(guān)系。

3.4 拱底顆粒再起動速度的公式擬合

結(jié)合上述分析，可以看出拱底沉積顆粒的再起動速度和集礦機(jī)與中間倉之間水平距離、拱底夾角β均成負(fù)相關(guān)，與拱底堆積顆粒斷面所占比例n'及內(nèi)流漿體體積濃度CV均成正相關(guān)。因此，采用量綱分析法，擬合得到拱底位置沉積顆粒在揚(yáng)動狀態(tài)和連續(xù)推移狀態(tài)的兩種再起動速度的計(jì)算公式。

揚(yáng)動狀態(tài)再起動速度公式為：

連續(xù)推移狀態(tài)再起動速度公式為：

式中：vi為軟管拱底沉積顆粒揚(yáng)動狀態(tài)所需的再起動速度；vw為連續(xù)推移狀態(tài)的再起動速度；D為輸送軟管內(nèi)徑；g為重力加速度。

在圖11中，分別對比了揚(yáng)動和連續(xù)推移兩者再起動速度的計(jì)算值和實(shí)測值，公式所得的平均誤差均小于3%。由此可見，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，式（11）和式（12）對于拱底沉積顆粒的再起動速度具有較好的計(jì)算精度。

圖11 拱底沉積顆粒再起動速度計(jì)算值與實(shí)測值比較

4 結(jié) 論

本文基于深海采礦軟管輸送模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了雙拱軟管內(nèi)流漿體的安全輸送條件，分析突發(fā)停泵情況下軟管內(nèi)沉積顆粒再起動規(guī)律。主要研究結(jié)論如下：

（1）隨著內(nèi)流漿體體積濃度減小或集礦機(jī)與中間倉之間水平距離增大，突發(fā)停泵后雙拱軟管的拱底夾角增大，軟管形態(tài)趨于平緩且拱底段軟管的彎曲度減小，使得軟管拱底沉積顆粒不容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，顆粒更容易進(jìn)入再起動狀態(tài)，更利于雙拱軟管中安全、高效的漿體輸送。

（2）揚(yáng)動狀態(tài)或連續(xù)推移狀態(tài)下，沉積顆粒再起動速度與拱底沉積顆粒斷面占比、內(nèi)流漿體體積濃度呈正比關(guān)系，與輸送軟管拱底角度呈反比關(guān)系。

（3）結(jié)合量綱分析，依次得到了揚(yáng)動狀態(tài)和連續(xù)推移狀態(tài)下，軟管拱底沉積顆粒的再起動速度表達(dá)式，公式平均誤差均小于3%，具備良好精度。