基于扩展度表征高浓度混合骨料充填料浆流变特性及应用

作     者：吴凡 杨发光 肖柏林 高谦 WU Fan;YANG Faguang;XIAO Bolin;GAO Qian

作者机构：北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2022年第53卷第8期

页      面：3104-3112页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0602903) 河北省重大科技成果转化专项(19073818Z) 

主　　题：充填料浆 扩展度 流变特性 解析模型 经验模型 管输阻力 

摘      要：为探究高浓度混合骨料充填料浆扩展度与流变特性的关系,首先基于扩展度和料浆受力分析理论,构建屈服应力解析模型;然后测试充填料浆的扩展度和流变参数,分析充填料浆质量分数、水泥掺量对扩展度的影响并建立流变参数经验模型;最后对比解析模型与经验模型,并对模型输送阻力的工程应用进行分析评价。研究结果表明:利用料浆流动后的形态优化了屈服应力解析模型,简化了原模型复杂的计算过程。当水泥掺量不变时,料浆扩展度随充填料浆质量分数增加显著减小;当充填料浆质量分数一定时,料浆扩展度随水泥掺量增加无显著变化;对料浆扩展度的影响以充填料浆质量分数为主,而水泥掺量对料浆扩展度的影响较小。屈服应力与黏度系数均随扩展度增加呈现负指数型减小趋势,屈服应力与黏度系数经验模型的复相关系数分别为0.951 9和0.950 8,可信度较高。当料浆质量分数为79%,80%,81%,82%和83%时,解析模型所得屈服应力相对误差比经验模型的分别高0.17%,0.94%,0.71%,0.79%和-0.41%,解析模型所得屈服应力的平均相对误差比经验模型的高0.43%,经验模型具有更高的可信度。工程应用表明,监测点1~4的平均输送阻力模型值分别为2 920.18,2 833.93,2 761.73和2 739.25 Pa/m,监测点1~2,2~3和3~4的平均实际输送阻力分别为2 874.97,2 933.96和2 949.06 Pa/m,输送阻力模型值与实际输送阻力最大相差7.02%。基于扩展度可有效表征流变特性,指导矿山充填料浆管道输送。