含冰粒膠結(jié)充填料漿（ICPB）是一種兼具傳統(tǒng)充填料漿（CPB）的優(yōu)點(diǎn)和采空區(qū)降溫功能的新型充填材料。含冰粒膠結(jié)充填材料的流動(dòng)特性是影響其工作性能、充填體長(zhǎng)期強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。因此本研究主要結(jié)合試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)含冰粒膠結(jié)充填料漿的流變特性以及管輸流動(dòng)特性進(jìn)行了研究。運(yùn)用基于相似理論的水槽實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及核磁共振等技術(shù)對(duì)ICPB在采空區(qū)的流動(dòng)沉降與分層規(guī)律等含冰粒膠結(jié)充填關(guān)鍵技術(shù)展開研究,并引入一種適用礦山充填輸送管道的電阻層析成像（ERT）可視化檢測(cè)方法。得出的主要結(jié)論如下:（1）新拌ICPB表現(xiàn)出非牛頓流體的行為,剪切速率和剪切應(yīng)力的關(guān)系符合賓漢模型。屈服應(yīng)力、塑性粘度和觸變性隨冰水比（I/WR）的增大而增大,而坍落度隨I/WR和濃度的增加而減小。圓柱坍落度的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。此外,數(shù)值模擬研究表明,當(dāng)試驗(yàn)溫度從11.85℃提高到31.85℃時(shí),ICPB的坍落度增大,研究結(jié)果可為ICPB管輸設(shè)計(jì)提供參考。（2）基于CFD方法對(duì)不同I/WR和不同冰顆粒粒徑的ICPB在管道輸送過程中的流動(dòng)特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明,由于粗尾砂的沉積和細(xì)尾砂的懸浮,在管道運(yùn)輸過程中形成了三個(gè)區(qū)域。IC... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電阻率測(cè)試儀與標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱濃度和對(duì)電導(dǎo)率的影響

4含冰粒充填料漿固-液兩相流電阻層析成像研究35術(shù)可適用于充填管道液-固兩相流的可視化檢測(cè)。4.4成像結(jié)果與分析為了驗(yàn)證在實(shí)驗(yàn)條件下，ERT技術(shù)檢測(cè)含冰粒充填管道內(nèi)結(jié)塊程度和位置的可行性進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。制作了濃度為78%、I/WR為2的結(jié)塊模型，其直徑為90mm，高為150mm，試塊放置在標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱（濕度為95%，溫度20℃）中養(yǎng)護(hù)15小時(shí)后，將試件切割成厚度為10mm、20mm、30mm、40mm的不同程度結(jié)塊模型，以此來模擬充填管道內(nèi)不同程度堵塞情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)塊模型如圖4.4所示。圖4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)塊模型運(yùn)用16電極ERT系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集模式采用相鄰電流激勵(lì)模式，激勵(lì)電流為10mA，16個(gè)測(cè)量周期共需采樣208個(gè)電壓信號(hào)。ERT傳感器內(nèi)徑為100mm，根據(jù)幾何相似原理，建立4種實(shí)測(cè)模型。實(shí)測(cè)模型1：結(jié)塊高度為10mm，占充填管道直徑的10%；實(shí)測(cè)模型2：結(jié)塊高度為20mm，占充填管道直徑的20%；實(shí)測(cè)模型3：結(jié)塊高度為30mm，占充填管道直徑的30%；實(shí)測(cè)模型4：結(jié)塊高度為40mm，占充填管道直徑的40%。在ERT傳感器內(nèi)只有含冰粒充填料漿時(shí)，啟動(dòng)ERT系統(tǒng)采集208個(gè)均勻邊界電壓信號(hào)，結(jié)塊模型放入ERT傳感器模型后，再采集208個(gè)非均勻邊界電壓信號(hào)。利用兩組信號(hào)的差異重建充填管道電導(dǎo)率分布圖，采用一步線性高斯-牛頓重建算法，對(duì)這4種代表不同堵塞程度的實(shí)測(cè)模型進(jìn)行圖像重建，實(shí)測(cè)模型與圖像重建結(jié)果如表4.2所示。從表4.2中的圖像重建結(jié)果可以看出，實(shí)測(cè)模型1~4的重建圖像中的藍(lán)色區(qū)域代表結(jié)塊，顯然，結(jié)塊模型位置處于敏感場(chǎng)的邊緣，ERT檢測(cè)靈敏度最高，精度也越高；而在測(cè)量敏感場(chǎng)的中心時(shí)，即ERT傳感器模型的中心位置處，ERT檢測(cè)靈敏度最低。因?yàn)镋RT系統(tǒng)具有的“軟場(chǎng)效應(yīng)”[25]，另外管道中的結(jié)塊一般發(fā)生在管道壁面，即采用ERT測(cè)量時(shí)結(jié)塊處于敏感場(chǎng)的邊緣，檢測(cè)?

5含冰粒充填料漿采空區(qū)流動(dòng)沉降規(guī)律研究42為400mm。沿含冰粒充填料漿流動(dòng)方向上沉降量越來越大，主要原因是含冰粒充填料漿在采場(chǎng)中的流動(dòng)主要受重力影響，大顆粒尾砂較容易沉積，在下料口附近沉積的粗顆粒尾砂較多，在流動(dòng)過程中將細(xì)顆粒、冰和水推移至遠(yuǎn)端。從而在下料口至最遠(yuǎn)端形成坡面結(jié)構(gòu)的不均勻流動(dòng)沉降幾何結(jié)構(gòu)。圖5.5充填體固結(jié)后幾何形貌5.3含冰粒充填體強(qiáng)度分布規(guī)律5.3.1含冰粒充填體沿垂直方向的強(qiáng)度分布規(guī)律0204060801001200123456強(qiáng)度(Mpa)距下料口測(cè)距離(cm)底部中部頂部圖5.6垂直方向強(qiáng)度分布根據(jù)單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，在同一鉆孔內(nèi)的三個(gè)充填體試件在垂直方向的強(qiáng)度，隨著深度的增加而逐漸增加，如圖5.6所示。充填料漿的濃度、級(jí)配以及灰砂比影響充填體強(qiáng)度的重要因素。由于含冰粒充填料漿從下料口開始向遠(yuǎn)端流動(dòng)，不斷發(fā)生離析沉降，大顆粒尾砂沉積在下料口附近，冰顆粒、細(xì)顆粒尾砂和水泥以及水推向遠(yuǎn)端，M.Fall表明粗顆粒和中等顆粒尾砂有利于充填體強(qiáng)度的增加，較多細(xì)顆粒尾砂不利于充填體強(qiáng)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3353554