张国帅，符 瑜，夏建新

（中央民族大学 生命与环境科学学院，北京 100081）

深海蕴藏丰富的矿产资源，是满足人类未来对金属资源需求的重要保障，已成为世界各国关注的重点领域。深海资源是21世纪最具商业开采价值的矿产资源之一[1-2]。目前最有商业开采前景的深海采矿工艺是固液两相流管道提升式，该系统由集矿子系统、扬矿子系统、监控子系统、海面采矿船及运输支持子系统5部分组成[3]，如图1所示。该系统利用海底集矿机将大面积海底沉积物中的锰结核采集起来，经过脱泥、破碎后，由软管输送到水下中间平台上的中继仓里，然后通过给料机将结核输送到提升主管道，由泥浆泵将结核输送到海面采矿船上。此开采方式具有环保高效、成本低廉和适合深海采矿运输等特点。

为适应采矿车回采路线和海底地形变化，在海底采矿车与扬矿主管道之间须有一段软管连接，软管一般呈现不同的空间形态悬浮于海水中，其输送粗颗粒时可能存在堵塞风险。双拱软管空间构型是深海采矿系统中输送软管可能的空间形态之一。在该软管构型下，集矿机安全行驶范围较大，而且软管的受力状态较好，缺点是输送软管在浆体输送期间的安全性能较差。主要原因是内流浆体输送过程中扬矿泵发生突发事故停止工作后，双拱软管中间的拱底位置容易沉积大量结核，导致软管堵塞，严重影响浆体的安全输送。目前，国内外已有学者针对锰结核的浆体和颗粒物料的水力输送等特性开展了大量研究[4-7]，研究不同颗粒粒径、体积浓度、输送速度等输送条件下参数的变化规律。……