煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用.pdf

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1、第25卷第2期中国矿业Vo1．25，No．22016年2月CHINAMININGMAGAZINEFeb．2016煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用黄玉诚，林天茔，卢少奇，陈广甫，张震(中国矿业大学(北京)，北京100083)摘要：近年来，采用煤矸石为骨料的似膏体或膏体充填采煤技术开采“三下”压煤已成为煤矿绿色开采的一个重要方向。分析充填料浆流变参数是充填管输系统设计的基础工作。针对常规流变仪无法测试煤矸石高浓度充填料浆流变参数的实际问题，根据充填料浆粗骨料、粘度高的物料特征和流变参数测试原理，研制了煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试仪和相应的测试方法

2、。采用自制流变仪对公格营子矿似膏体充填料浆的流变参数进行了测试分析，确定了充填料浆管道输送的摩阻系数，为该矿充填管道系统优化设计提供了科学依据。一一～一一～一～一～一～～一一～一～一～一一关键词：煤矸石；高浓度充填料浆；流变参数；充填开采中图分类号：文献标识码：A文章编号：1004—4051(2016)02—0102—03Researchandapplicationofthetestmethodonhighdensityganguebackfillslurry’SrheologicalparametersHUANGYu-cheng，LINTian-ye，LUS

3、hao—qi，CHENGuang—fu，ZHANGZhen(ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)以煤矸石为骨料的高浓度(似膏体或膏体)充行板式、同轴圆筒式和毛细管式等几种粘度计都只填技术具有充填强度高、控制地表下沉效果好、成适用于悬浮浆液或细粒级料浆(如水泥浆等)流变本适中等优点，成为开采“三下”压煤的有效方参数的测量，对于这样的粗骨料浆体流变参数的测法l_1J。实践中，基于充填管路设计的需要，对煤矸定尚无专门的测试仪器，而管道实验测试方法工作石高浓度充填料浆流变参

4、数的研究亟待推进。煤量大、费用高，一般很少采用[6]，这给煤矸石高浓度矸石高浓度充填料浆(如似膏体或膏体)的料浆浓充填料浆流变参数的测试带来不便。为此，本文探度达到7O～80，其中煤矸石在固料中的比例达索研制了煤矸石高浓度充填料浆流变仪及相应的40～6O，最大粒径可达到20mmE]。目前，平流变参数测试方法。1自制流变仪的结构组成传统的旋转粘度计搅拌能力低、容量小，如收稿日期：2015-07—20作者简介：黄玉诚(1966一)，男，博士，教授、博士生导师。从事充填NXS一11A型旋转粘度计，其最大搅拌功率20W，料采矿和充填防灭火等的教学与科研工作。E—mai

5、l：hyc@cumtb．浆测试体积60ml，只适用于细颗粒浆体的粘性参数edu．cn。测试。针对煤矸石高浓度充填料浆粗骨料、粘性高第2期‘黄玉诚，等：煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用103的物料特征而研制的流变仪，从工作原理和结构特征考虑要实现对固料最大粒径达20mm的高浓度充填料浆流变参数的测试，采用高功率动力系统和大容量搅拌系统，其基本结构示意见图1，其主要包图2流变参数测试原理括以下六个子系统。1)动力系统：直流调速电机，额定功率185W，对于宾汉体塑性流体，搅拌转子角速度Q、搅拌额定转速1000r／min。扭矩M和流变参数r。、刀之间存在

6、如式(2)所示关2)传感系统：扭矩传感器，可同时测量搅拌轴系式。扭矩和转速，扭矩量程0．2N·m，转速量程力=(击一壶)一V叩oInRzc22000r／rain。式中：R为搅拌转子半径，m；R。为盛料筒半径，m；3)搅拌系统：①桨式搅拌转子，直径4cm，高n为搅拌转子角速度，rad／s；h为搅拌转子高度，m；3cm；②盛料圆筒，内径10cm，高12cm，测试盛料体M为搅拌扭矩，N·m。积650ml。对固定的仪器来说，搅拌转子半径R、盛料筒4)控制系统：无极调速器。半径R、搅拌转子高度h为已知，则有式(3)。5)数字显示单元：数显仪表一台，具有扭矩、转速实时显示

7、功能。在需要的情况下，可将数显仪表k一1【1一壶)，忌z=：=inR2(3)连接到电脑，实现测试数据的自动采集和分析。由式(3)可知，k、k是与仪器系统相关的常量6)辅助单元：弹性联轴器、底座、支架和光电信参数。因此，式(2)可简化为式(4)。号隔离器。M—r／f2％k2ro．．(4)息1对于待测定的料浆，其流变参数玑ro是确定量，因此，测试料浆过程中的搅拌转子角速度和搅拌扭矩的相互关系可表达为式(5)。M一+b(5)由式(4)和式(5)，则有式(6)。7]-，ro===惫6(6)根据以上分析，就可以通过以下的测试流程得1一直流电动机；2一弹性联轴器；3一支架

8、；到煤矸石高浓度充填料浆的流变参数。①