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Wall slip behavior of cemented paste backfill slurry during pipeline based on noncontact experimental detection

International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2023年第8期30卷 1515-1523页

作者： zhenlin xue Haikuan Sun Deqing Gan Zepeng Yan Zhiyi Liu School of Mining Engineering North China University of Science and TechnologyTangshan 063200China Mining Development and Safety Technology Key Lab of Hebei Province Tangshan 063009China School of Civil and Resources Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China

Wall slip is a microscopic phenomenon of cemented paste backfill(CPB)slurry near the pipe wall,which has an important influence on the form of slurry pipe transport flow and velocity *** probing the wall slip characteristics using conventional experimental methods is ***,this paper established a noncontact experimental platform for monitoring the microscopic slip layer of CPB pipeline transport independently based on particle image velocimetry(PIV)and analyzed the effects of slurry temperature,pipe diameter,solid concentration,and slurry flow on the wall slip velocity of the CPB slurry,which refined the theory of the effect of wall slip characteristics on pipeline *** results showed that the CPB slurry had an extensive slip layer at the pipe wall with significant wall *** slurry temperature improved the degree of particle Brownian motion within the slurry and enhanced the wall slip *** the pipe diameter was not conducive to the formation of the slurry slip layer and led to a transition in the CPB slurry flow *** increase in the solid concentration raised the interlayer shear effect of CPB slurry flow and the slip *** slip velocity value increased from 0.025 to 0.056 m·s^(-1)when the solid content improved from 55wt%to 65wt%.When slurry flow increased,the CPB slurry flocculation structure changed,which affected the slip velocity,and the best effect of slip layer resistance reduction was achieved when the transported flow rate was 1.01 m^(3)·h^(-1).The results had important theoretical significance for improving the stability and economy of the CPB slurry in the pipeline.

关键词： particle image velocimetry cemented paste backfill noncontact experimental platform wall slip behavior pipeline transportation

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基于核磁共振技术的矿岩散体结构及溶液分布研究

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中国矿业大学学报 2014年第4期43卷 582-587页

作者：吴爱祥薛振林尹升华王恒北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

为了研究柱浸过程中矿岩散体结构及颗粒间溶液分布规律,采用核磁共振技术(MRI)对柱浸实验过程进行了探索成像实验,优选了序列编码方式,得到了饱和状态下柱浸的横纵断面图像.结果表明:应用T1 FLAIR序列能够获得边界清晰的图像;溶液的分... 详细信息

为了研究柱浸过程中矿岩散体结构及颗粒间溶液分布规律,采用核磁共振技术(MRI)对柱浸实验过程进行了探索成像实验,优选了序列编码方式,得到了饱和状态下柱浸的横纵断面图像.结果表明:应用T1 FLAIR序列能够获得边界清晰的图像;溶液的分布情况均呈现出不均匀性,与散体介质的不均匀性相一致;图像含水区域纵向连通区域是溶液运移的主要通道,且边壁效应对溶液横向分布有很大影响.溶液分布的不均匀性可由平均含水率、标准偏差和变异系数3个值综合评价,通过对横纵截面图像后处理,得到了截面含水率分布,计算出横纵截面含水率分别为22.76%,40.58%.

关键词：核磁共振成像柱浸散体介质含水率

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基于颗粒群组构特性的氧化铜矿柱浸渗流行为分析

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第5期45卷 1605-1611页

作者：吴爱祥姚高辉薛振林王贻明胡凯建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 中色卢安夏铜业有限公司

以高含泥氧化铜矿为研究对象,针对3种不同组构的颗粒群开展柱浸试验研究,揭示顺、逆流渗流条件下不同粒群结构对矿样渗透性及浸出率的影响规律,提出氧化铜石堆浸的最优颗粒群结构。实验结果表明:颗粒群组构特性的差异主要表现在孔隙率... 详细信息

以高含泥氧化铜矿为研究对象,针对3种不同组构的颗粒群开展柱浸试验研究,揭示顺、逆流渗流条件下不同粒群结构对矿样渗透性及浸出率的影响规律,提出氧化铜石堆浸的最优颗粒群结构。实验结果表明:颗粒群组构特性的差异主要表现在孔隙率和孔隙分布特征的不同。粒间孔隙的分形特性说明,孔隙分布分维数越小,表明孔隙率越小,颗粒聚集体之间也越紧密,颗粒群的渗透率也越小。在相同酸液环境下,顺流浸矿时矿样的渗透性及铜浸出率均比逆流浸矿时的差。3组矿样的渗透性由大到小依次为B,C和A,而铜浸出率由大到小依次为C,B和A。工程应用表明,C型粒群结构的氧化铜矿石在堆浸生产中具有良好的渗透性和铜浸出率。

关键词：酸浸颗粒群组构分形结构细颗粒迁移渗流特性

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温度影响下的充填料浆大流量管输流态演化

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中国矿业大学学报 2021年第2期50卷 248-255页

作者：甘德清孙海宽薛振林闫泽鹏华北理工大学矿业工程学院河北唐山063200

推导了综合雷诺数与料浆温度的数学模型,建立了料浆管道输送L管模型,基于数值模拟研究不同温度、管径及初始流速下的料浆输送阻力损失变化特征.结果表明:随料浆温度升高,综合雷诺数增加,经判断本试验料浆流态均为结构流;利用环管试验数... 详细信息

推导了综合雷诺数与料浆温度的数学模型,建立了料浆管道输送L管模型,基于数值模拟研究不同温度、管径及初始流速下的料浆输送阻力损失变化特征.结果表明:随料浆温度升高,综合雷诺数增加,经判断本试验料浆流态均为结构流;利用环管试验数据进行验证,料浆流动模型所测误差为4.9%及5.3%,说明该模型具有合理性与可靠性;随料浆温度升高,料浆输送阻力损失减小;随管径增大,料浆阻力损失降低,变化趋势逐渐减缓,平均减小率分别为24.5%和10.9%,阻力损失"拐点"管径为190 mm;随初始流速增加,料浆输送阻力损失增大,增加趋势随流速增大而变大,平均增长率分别是10.7%和17.7%,存在阻力损失"转折点"流速为2.4 m/s;建议矿山充填管道输送参数选取管径190 mm,初始流速2.4 m/s,温度保持在30~50℃.

关键词：料浆温度数值模拟大流量输送流态演化阻力损失

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基于NMR技术的孔隙结构与充填体强度关联机制

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工程科学与技术 2022年第4期54卷 121-128页

作者：张友志甘德清薛振林刘志义陈勋华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

充填料浆凝固后形成的充填体中含有大量的孔隙,孔隙对充填体力学性能的影响尚不明确。为探究充填体内孔隙结构与充填体单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,UCS)的关联机制,利用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)调... 详细信息

充填料浆凝固后形成的充填体中含有大量的孔隙,孔隙对充填体力学性能的影响尚不明确。为探究充填体内孔隙结构与充填体单轴抗压强度(uniaxial compressive strength,UCS)的关联机制,利用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)调节充填体内的孔隙含量,采用低场核磁共振技术(nuclear magnetic resonance,NMR)测试充填体内部孔隙的横向弛豫时间,利用压力机测试充填体的UCS,利用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)获取充填体破坏面孔隙结构的微观图像,对孔隙的孔径分布进行了分析,对孔径的分形特征进行了研究。结果表明:充填体内孔隙总量随着养护龄期的增加逐渐降低,且SDS掺量越高,样品在14与28 d时的孔隙总量越接近;多害孔隙的占比随着养护龄期的增加明显降低,且与样品的UCS呈负相关,无害孔隙、低害孔隙、有害孔隙的占比在各龄期间变化较小;SDS掺量为所用水泥质量的0.2%时对样品的UCS最有益;孔径在5~130 nm区间的孔隙数量具有较为明显的分形特征,而孔径不在该区间的孔隙数量不具有分形特征;水泥水化产物中的钙矾石呈簇状,钙矾石因生长、发育、延伸而挤占了孔隙空间是孔隙总量、多害孔隙数量随养护龄期增加不断降低的微观原因。研究结果可以为更全面地理解充填体强度提供理论支撑。

关键词：充填体核磁共振孔隙结构单轴抗压强度关联机制

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全尾砂料浆流变特性试验

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矿业研究与开发 2019年第5期39卷 104-109页

作者：甘德清薛娜薛振林赵海鑫华北理工大学矿业工程学院河北唐山市063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山市063210

利用尾砂进行胶结充填,不仅可以有效避免尾砂堆存引起的环境、土地等问题,还可以有效保障矿区人员的人身和财产安全。充填尾砂的强度和流变特性对采空区的稳定性及料浆输送过程的难易程度有重要影响。在对某铁矿全尾砂物理化学性质研究... 详细信息

利用尾砂进行胶结充填,不仅可以有效避免尾砂堆存引起的环境、土地等问题,还可以有效保障矿区人员的人身和财产安全。充填尾砂的强度和流变特性对采空区的稳定性及料浆输送过程的难易程度有重要影响。在对某铁矿全尾砂物理化学性质研究的基础上,通过控制剪切速率的方法(CR法)研究不同灰砂比、不同质量浓度充填料浆的流变特性。结果表明:料浆流变曲线适合用宾汉塑性体的流变特征来描述;料浆的屈服应力随着料浆浓度的增加而增大,在灰砂比一定时,屈服应力与料浆浓度之间呈指数关系;在同一质量浓度条件下,充填料浆的屈服应力值变化不大;灰砂比为1∶6,1∶8和1∶10的充填料浆,当其浓度由72%增加到74%时,料浆的屈服应力呈现大幅度的增长;料浆的粘度系数随着质量浓度的不断增加而增大,粘度系数随着灰砂比的增大基本呈现增大的趋势,但是灰砂比对其影响不显著。

关键词：全尾砂充填料浆流变特性屈服应力

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碱渣改性充填体早期力学特性及能量演化特征

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材料导报 2024年第9期38卷 136-142页

作者：孙海宽甘德清薛振林刘志义张雅洁华北理工大学矿业工程学院河北唐山063200 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063200

为探究碱渣改性充填体的早期力学特性及能量演化特征,利用WHY-600压力机开展了单轴压缩试验,分析了其抗压强度、弹性模量、破裂模式及能量变化,结合响应曲面法,对质量浓度、尾砂级配及碱渣添加量进行寻优分析。结果表明:随碱渣添加量增... 详细信息

为探究碱渣改性充填体的早期力学特性及能量演化特征,利用WHY-600压力机开展了单轴压缩试验,分析了其抗压强度、弹性模量、破裂模式及能量变化,结合响应曲面法,对质量浓度、尾砂级配及碱渣添加量进行寻优分析。结果表明:随碱渣添加量增加,充填体失稳破坏位移量、单轴抗压强度、弹性模量先增大后减小,当碱渣添加量为5%时,充填体抗压强度大,抵抗变形能力强;随碱渣添加量增加,充填体耗散能、弹性变形能、峰值强度下单位体积应变能及总能量均先增加后减小;单轴压缩条件下,碱渣改性充填体破坏模式为半贯穿或贯穿的斜剪切、平行双裂隙以及倒Y型裂隙,破坏程度随碱渣添加量增加而增大;建议采用质量浓度77%、细粗尾砂级配3:7、碱渣添加量5.35%的配比来制备碱渣改性充填体,经计算其抗压强度为5.3458 MPa,能满足矿山早期生产需求。研究结果为碱渣改性材料的可行性提供了一定的理论依据。

关键词：碱渣改性充填体单轴抗压强度能量演化特征破裂模式配比参数寻优

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基于分层分级特性的氧化铜矿柱浸渗流行为分析

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矿业研究与开发 2014年第6期34卷 29-32页

作者：姚高辉吴爱祥薛振林王贻明赞比亚中色卢安夏铜业有限公司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

通过开展氧化铜矿石的分层分级柱浸试验,研究了3种矿样分别在水、30g/L硫酸和60g/L硫酸中的渗透系数和浸出率随时间的变化规律,并揭示了不同方案下渗透系数存在差异性的原因。结果表明：3组矿样在水中的渗透系数最大,30g/L硫酸次之,而60... 详细信息

通过开展氧化铜矿石的分层分级柱浸试验,研究了3种矿样分别在水、30g/L硫酸和60g/L硫酸中的渗透系数和浸出率随时间的变化规律,并揭示了不同方案下渗透系数存在差异性的原因。结果表明：3组矿样在水中的渗透系数最大,30g/L硫酸次之,而60g/L硫酸最小。当浸柱上半部分为细颗粒（1~3mm）,下半部分为粗颗粒（5~10 mm）时,浸矿效果最好,铜浸出率可达56%,工业应用浸矿60d后,铜浸出率达到63.98%。

关键词：氧化铜矿石分层分级柱浸渗流

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水田平整埋茬复式作业机的研制与应用

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农业技术与装备 2016年第5期 80-82页

作者：薛振林卢亚洲上海市松江区农机管理所上海201600

水田耕整后的平整度关系到水稻出苗率、化学除草、水浆管理等诸多因素,上海地区目前正在大力推广水稻穴直播机械化技术,水田的平整度显得尤为重要。为此上海松江区农机管理所科技人员研制开发了一种新型的水田埋茬复式作业机,该机具的... 详细信息

水田耕整后的平整度关系到水稻出苗率、化学除草、水浆管理等诸多因素,上海地区目前正在大力推广水稻穴直播机械化技术,水田的平整度显得尤为重要。为此上海松江区农机管理所科技人员研制开发了一种新型的水田埋茬复式作业机,该机具的主要创新点在于平整面和调整平整面的同时具有埋茬铲土的作用。经生产试验,其具有作业效率高、制造成本低、使用成本低、操作简便等特点,已在各地得到了推广应用。

关键词：水田平整埋茬复式作业机结构原理技术优势技术成果

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全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

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金属矿山 2019年第7期48卷 32-40页

作者：甘德清薛娜刘志义薛振林贾玉娜华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210

充填采矿技术因其自身的特点,在矿山领域得到了大力推广,确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数,是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例,选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象,以140... 详细信息

充填采矿技术因其自身的特点,在矿山领域得到了大力推广,确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数,是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例,选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象,以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径,分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆,对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析,并对其进行优化。研究结果表明:管道阻力损失与管径呈反比例函数关系,料浆浓度越高,管道阻力损失越大;管径增大到240 mm和260 mm时,管道底部料浆流速过快,会加速底部管道磨损;为实现矿山生产中的采充平衡,建议该矿山输送管径为200 mm或220mm,料浆输送浓度为70%。

关键词：充填管道阻力损失优化

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