膏体充填管道冲洗技术研究及应用.pdf

2 o o 8年 8月 第 3 7卷第 4期 总第 2 1 1 期 云 南 冶 金 YUNNAN ME TAL L URGY Au g ． 2 0 08 Vo 1 ． 3 7 ．N o ． 4 S u m 2 1 1 膏体充填管道冲洗技术研究及应用 吉学文 云南驰宏锌锗股份有限公司 ，云南 曲靖6 5 5 0 0 0 摘要应用膏体充填技术 ，对管道内粘结膏体及残渣的冲洗是关键的环节，本文对管道冲洗技术进行 了研 究，开发应用了满管自流冲洗技术，实现了对管道内粘结膏体及残渣的高效冲洗，保证了膏体料浆输送畅通，防 止了管道内膏体粘结和膏体料浆输送意外事故的发生。 关键词膏体；充填管道；冲洗技术 中图分类号 T D 3 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 - 0 3 0 8 2 0 0 8 0 4 - 0 0 0 7 -03 S t u d y o n W a s h i n g Te c h n o l o g y f o r P a s t e - fil l i n g Pi p e l i n e a n d i t s Ap p l i c a t i o n 、 J I Xu e w e n Y u n n a n C h i h o n g Z i n cG e r ma n i u m C o ．L t d ． ，Q u j i n g Y u n n a n 6 5 0 0 5 1 ，C h i n a ABSTRACT Wa s h i n g t h e f e l t p a s t e a n d r e s i d u a i n p i p e l i n e b y u s i n g p a s t e fi l l i n g t e c h n o l o g y i s a c r u c i a l s t e p ．Th i s p a p e r s t u d i e d o n t h e p i p e l i n e wa s h i n g t e c h n o l o gy a n d d e v e l o p e d f u l l p i p e l i ne s e l fflo w wash i n g t e c h n o l o g y，a n d h i g h e ffi c i e n t wash i n g wa s r e ali z e d S O a s t o e n s u r e u n b l o c ke d p a s t e s l u r r y p i p a g e a n d p r o t e c t t h e p i p e l i n e f r o m p ast e f e l t a n d b l o c ke d a c c i d e n t o c c u r r e n c e d u r i n g p a s t e s l u r r y p i p a g e ． KEY W ORDS p a s t e；fil l i n g p i p e l i n e ；wash i n g t e c h n o l o gy 云南驰宏 锌 锗股 份有 限公 司经 过“ 十 五” 期间的 “ 深部资源综合 开发利用 、环保 节能技改 工程” 的建设 ，建成了会泽矿山的膏体 充填 系统 ， 为膏体充填采矿技术在我 国的进一步发展做出了重 要的贡献。 膏体充填技术是国外在 2 O世纪 8 O年代初期开 发 的矿山充填新技术 。膏体充填的优点是可以大大 降低充填水泥消耗 ，提高充填体强度 ，且充填料在 管道中不会产生离析 ，在输送管网中可以停顿 、静 置和重新启动，充填料在采场中基本不产生脱水。 膏体充填是指具有 良好稳定性 、流动性 的膏状充填 料在重力或泵压作用下以柱塞流的形态输送的充填 作业过程。 驰宏公司采用全尾砂和水淬渣作为膏体充填材 料，水泥作为胶凝剂，膏体充填系统 已投入运行一 年多 ，系统运行正常，膏体输送流畅 ，输送膏体已 收稿 日期 2 0 0 8 - -0 2 - -0 5 作者简 介吉学文 1 9 6 6 一 ，男，云南镇雄人 ，高级工程 师。 超过 1 0万 I n 。 ，未发生全线堵管等严重事故。主要 是采取 了可靠的防堵管措施 ，尤其是开发研究了满 管 自流 冲洗技术 ，保证了对管道清洗干净 ，不留残 渣 ，经过一年多 的使用 ，未发现管道内有粘附着的 膏体 ，是保证管道输送畅通 的关键因素。 1 管道冲洗技术现状 在矿山充填技术应用中 ，为防止管道内存留或 粘结残渣 ，保证管道充填输送浆体畅通 ，常采用 以 下四种管道清洗 的方法。 1 ． 1 海绵球或橡胶柱清洗方法 在输送泵出口的充填管道中，用人工或机械将 海绵球 也 可用 专门设计 的锥形橡胶 柱 压人 充 填管道 中，将后加 的清水和管道 中的膏体隔离开， 以防止膏体产生离析 ，在输送泵的作用下 ，逐渐将 海绵球推至充填管道出口，从而达到清洗管道的目 7 维普资讯 2 0 0 8年 8月 第 3 7卷第 4期 总第 2 1 1 期 云 南 冶 金 YUNNAN ME TAI URGY Au g ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 7 ．N o ． 4 S u m 2 1 1 的，出 口设置海绵球回收装置。此种方法在建筑施 工中，也常用来清洗混凝土输送管道。当管道不超 过1 0 0 0 m时 ，对管道的清洗是有效 的；当管道较 长或有分叉管道 时，就不利于采 用海绵球清洗方 法，并且手工操作复杂 ，较费工费时。 1 ． 2压缩空气加少量清水清洗 在金川和国外一些采用膏体泵送充填的矿 山， 在膏体料浆输送完后 ，先用泵输送清水清洗管道至 浆体残 留少量时，泵入少量清水 5～1 0 m ，加 压缩空气助吹清洗管道 。经过试验 ，此方法对管道 的清洗是有限的，由于管道较长 ，且管道是起伏变 化的，管道中的残 留物是沿管道不均匀分布的，尤 其是在管道下弯部分管道内，存留的残渣就多一 些 ，在开启压缩空气的瞬间，只有少量残留物能随 水和空气排出。 1 ． 3 利用非胶结膏体清除管道 中的胶结膏体 某矿山采用下向进路胶结充填采矿法 ，进路要 求分三次充填接顶 ，第一次充填 高度 2 m胶结膏体 作为打底层 ，第二次充填高 1 ． 5 m胶结膏体层 ，第 三次用非胶结膏体充填接顶 ，因此可利用后输送的 非胶结膏体将管道 中的胶结膏体清除。在采矿方法 允许时，可采用此方法清除胶结膏体 。 1 ． 4 采用液压变径活塞清除胶结膏体 德 国埃森公 司研究 了一种小型液压变径活塞 ， 用来清除井下工作面短管中的膏体 ，存有膏体的短 管像一个输送缸 ，变径活塞 由均等的三瓣组成 ，可 按不同管径调节大小 ，液压活塞从短管一端推向另 一 端 即可将管 中膏体清除。此方法仅适应于少量管 道清洗或堵管时使用。 采用以上几种管道清洗方法 ，都难 以达到对较 长管道的高效高质量清洗 。为此 ，经过对管道冲洗 存在问题的深入研究 ，开发了一种满管 自流管道清 洗技术 ，有效地解决 了膏体管道的高效清洗 。 2 满管 自流管道冲洗技术 2 ． 1 满管 自流管道冲洗方法 1 将供水管道上端与高位水池连接，下端通 过闸阀与充填管道连接 ，充填管道通 向采矿地下采 空 区；供水管道与充填管道的管径相同 ，高位水池 的出 口高度高于充填管道的出口，在高位水池的出 口和充填管道的出口分别设置有 阀门。 2 输送泵停止输送浆料后 ，将充填管道 出 口 阀门置于完全打开状态，打开高位水池出口阀门和 供水管道与充填管道之间的闸阀，开始冲洗充填管 8 道 ，直至充填管道出 口流出清水。 3 冲洗充填管道的水 流速度 V大于浆体 物料临界流速 V 。 。可靠性系数 m m 3 冲洗充填管道的时间为 1 0～1 5 m i n 。 采用满管 自流管道冲洗方法，当充填管道内膏 体料浆基本输送完成后 ，打开供水管道闸阀，直至 闸阀全部打开 ，供水管道 的水全部注满充填管道 ， 形成满管 自流状态 ，在 自然压差 的作用下 ，充填管 内水流达到高速流动状态，超过了浆体临界 流速 ， 这时管道 内的残留物 ，随着水流流出充填管道 ，从 而达到将管道 冲洗干净 的 目的。本工 艺流程简单 ， 冲洗效率高，能耗少 ，管道内不 留残 留物 。满管 自 流管道冲洗工艺流程见下图 1 。 图 1 管道冲洗工艺流程 F i g ． 1 Fl o w s h e e t f o r pi p e l i n e s c r u bb i n g 1 一 高位 水池2 一 闸阀 1 3 一供水管4 一闸阀 2 5 一 料斗 6 一输 送泵7 一充填管道8 一闸 阀 3 9 一 闸阀 4 1 O 一井下采空区 如图 1 所示 ，正常输送料浆时，闸阀4和闸阀 7关闭 ，闸阀 8开启 ，料 浆输送进入 采空 区；当充 填料浆输送完成 ，首先用泵送入清水 ，将管道中的 料浆送入采空区，当采场 内见到有污水 出来时 ，将 闸阀 8关 闭，闸阀 4和闸阀 7置于完全打开状态 ， 逐渐打开 高位水 池 出 口闸阀 2 ，开始 冲洗充 填管 道 ，直至管道内水流全部满管 ，根据管道长度 ，一 般冲洗时间 1 0～1 5 m i n ，充填管道 出 口流出清水 。 管道清洗水排至充填采空区外的巷道中，防止冲洗 水对充填膏体 的影响。 2 ． 2砂浆临界流速 冲洗充填管道的水流速度必须大于浆体物料 临 界流速 ，砂浆临界流速 V 。 ，根 据试验确定 ，砂浆 维普资讯 吉 学文膏体充 填管道冲洗 技术研 究及应用 临界流速 V 的计算公式如下 V。 s ． 0 4 上式中，d为料浆 中最大物料粒径 ，m m。 驰宏公 司膏体料浆制备材料 为全尾砂和水淬 渣 ，水淬渣最大物料粒径为 1 0 ra m，计算得临界流 速 V n 4 ． 2 9 m ／ s 。 根据试验可知 ，当管道中水流速度等于临界流 速时 ，物料颗粒沿管道底移动 ；当管道中水流速度 大于临界流速时，物料颗粒成跳跃式移动 ；当管道 中水流速度大于临界流速 1 ． 3倍 时，物料颗粒悬浮 在管道中运动。因此只有物料颗粒悬浮在管道中运 动 ，管道 的清洗才会较为洁净 。 2 ． 3 管道冲洗水流速 高位水池标高为2 5 3 8 m，井下 1号采场采空区 标高1 8 4 4 m，充填管道长度2 9 0 5 m。 根据 冲洗充填管道两端进 出口垂直高度计算单 位能量损失 I m H O 水柱 H 1．H2 0 式中H充填管道两端进 出口高差，m； g 重力加速度 9 ． 8 1 m ／ s ； L 管道长度 ，m； 水在管道 中的流速 V vz ’0 ． 0 0 4 25 高差 6 9 4 m，计算得 流速 7 ． 4 2 m ／ s ，大于 临界 流速 4 ． 2 9 m ／ s ，冲洗时间 1 0 m i n ，管道可 冲洗干净 。 3 结论 1 在膏体胶结充填采矿技术 中，料浆输送管 道采用满管 自流管道冲洗技术 ，能有效清洗管道壁 上粘结的料浆 ，对减少管道输送阻力 ，防止管道堵 塞具有关键 的作用。 2 在一般的胶结充填采矿法 中，浆体输送管 道 ，采用满管 自流管道冲洗技术 ，流程简单 ，冲洗 效率高 ，能耗少 ，管道 内不 留残 留物 ，管道冲洗干 净 ，可减少意外事故 的发生 ，在类似矿山具有积极 的推广应用价值 。 参考文献 [ 1 ]孙恒 虎，等编著．当代胶结充填 技术[ M] ．北京 冶 金工业 出版 ，2 0 0 2 ． [ 2 ]刘 同有 ，等编著．充 填采矿技术 与应用 [ M] ．北 京 冶金工 业 出版社 ，2 0 0 1 ． [ 3 ]刘 同有 ，黄业 英．国外金 属矿 山充填 采矿技 术 的研 究与 应用 [ M] ．长沙 中国矿业协会 采矿专 业委员会 ，1 9 9 9 ． [ 4 ]蔡嗣经 编著 ． ，矿山充 填力学基础[ M] ．北京 冶金工业 出版 社 ，1 9 9 4 ． [ 5 ]吉学文 ，严庆 文．驰宏 公司全 尾砂一水 淬渣胶 结充填 技术研 究 [ J ] ．有色金属 矿山部分 ，2 0 0 6， 2 2 5 2 7 ． 3 ‘ ． 上 接 6 m羹 ， 并 取 得 了 较 好 6 结 论 ． 是 合 理 的 ， 并 取 得 了 较 好 效 果 。 ～ ～ 表 5 2 0 0 7年大红山铁矿 4 0 0万 t ／ a爆破效果参数指标 Ta b．5 Pa r a me t e r i nd e x o f b l a s t i n g e f f ec t o f Da h o n g s ha n i r o n o r e mi ne wi t h t h e pr o d uc t i o n o f 4 mi l l i o n t ／ a i n 2 0 07 通过分析计算及工业试验 的运用 ，结合 国内外 经验公式进行校验 ，进行合理的崩矿步距和凿岩爆 破参数研究 的思路是可行的，将这参数运用于采矿 生产实践中，从各指标参数显示 该试验研究基本 达到了爆破参数优 化 目的，降低 了矿石损失 和贫 化。当然在选取试验因素时 ，有些方面还有待进一 步探讨 ，更多的是在采矿生产实践中不断的再分析 总结 参考文献 [ 1 ]王 昌汉 ．放矿 学 [ M] ．北京 北京冶金工业 出版 ，1 9 7 6 ． [ 2 ]解世 俊．金 属 矿 床 地 下 开 采[M] ． 北 京 冶金 工业 出版 社 ，1 9 9 9 ． 9 维普资讯