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减水剂对全尾砂膏体屈服应力影响的时间效应

2021-03-17王洪江王小林吴爱祥彭青松张玺

中南大学学报(自然科学版) 2021年2期

王洪江,王小林,吴爱祥,彭青松,张玺

(1.北京科技大学土木与资源工程学院,北京,100083;2.金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083)

矿山开采在形成大量采空区的同时,也产生了大量的尾砂。据统计,我国尾砂堆存量超过146亿t,年排放量超过15亿t[1],形成严重的尾矿库灾害隐患。用全尾砂这种大宗固体废弃物制成的膏体不分层、不离析、不泌水[2],具有优异的力学性能,用于矿山充填不但能有效消除采空区灾害,还能减少尾矿库灾害,起到“一废治两害”的效果[2−3]。目前主要通过管道将充填料浆输送到采空区,管道阻力是输送过程中的核心参数,是管网布置、设备选型的根本依据[4]。

膏体料浆因浓度高、屈服应力大,具有很大的管输阻力,国内外学者对其减阻技术进行了大量研究。刘晓辉等[5]从充填材料自身特性入手,根据Fuller级配理论优化膏体物料级配来降低管输阻力。孙业志等[6]使用振动的方法迫使管道内下部颗粒向上作微小移动,降低了浆体的黏性阻力损失。肖青波等[7]通过在管壁高剪切区注入少许清水,以低黏流体的剪切变形代替高黏浆体的剪切变形,进而降低管道阻力。与注水类似,国外研究者也有在管壁处注入少量的水、聚合物水溶液、油脂等物质,在管壁与浆体之间形成润滑层[5,8]。但是,矿山充填一般都是就地取材,充填材料的级配实际较难改变。振动减阻和注液减阻还停留在理论探讨及试验研究阶段,没有成熟的工业实践[5]。目前,外加剂是降低膏体管输阻力的最常用方法,主要有泵送剂和减水剂[9−11]。……

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