膏体充填环管试验仿真系统技术方案

一种膏体充填环管试验仿真系统，包括：参数输入单元，用于输入多个参数，用以计算管道对充填料浆的阻力系数；参数选择和设定单元，用于从输入的多个参数中选择一个参数并设定为变量，同时将其余参数设定为常量；计算单元，用于以预定的关系式利用所述多个参数计算出所述阻力系数，以便得到所述料浆的阻力系数与所选择的一个参数的对应关系；存储单元，用于存储所述计算单元计算出的料浆的阻力系数；和输出单元，用于输出存储在存储单元内的料浆的阻力系数。利用根据本发明专利技术的膏体充填环管试验仿真系统，操作简单，适用范围广，无需在矿山上实际地进行环管试验，节省了成本，减少了矿山的建设周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种充填环管试验仿真系统，尤其是涉及一种膏体充填环 管试验仿真系统，该膏体充填环管试验仿真系统能够模拟进行膏体充填环 管试验并且低成本、快速高效、适用范围广，从而可以替代在矿山实地的 工业充填环管试验。
技术介绍
在矿山开采中，在开采过程中会留下许多采空区，这些采空区会导致 周围岩体崩落，从而危及正常的开采。另外，大量的采出废石，特别是选 矿尾砂，堆积在地面会对环境造成污染。充填采矿法是将开矿采出的废石，特别是选矿尾砂，形成充填料浆利 用管道充填到采空区的矿山开采方法，该方法能够提高矿物回采率，减少 贫化率，充分利用现有资源，有效地控制地压和地表塌陷，优化矿区周围 环境等特点，因而得到了广泛的应用。在利用尾砂等形成的充填料浆充填采空区的矿山充填工艺中，充填环 管试验是一个重要的准备环节。由于矿山受开采工艺、充填料来源、成本、 环境保护等众多因素的影响，充填的矿山，矿山尾矿的组分和粒级组成千 差万别，因此必须在矿山实地进行环管输送试验，以便测定充填料浆的流 体指标和流变指标、例如环管(管道)对充填料浆的阻力系数和充填料浆 的临界流速，作为设计充填环管的依据，也就是说，在矿山上进行充填环 管试验的目的是为了获得充填管道对料浆的阻力系数和充填料浆在管道 内的临界流速。根据料浆质量浓度的高低，料桨充填可以分为水力充填、高浓度料桨 充填和膏体充填，其中从水力充填到膏体充填，充填料浆的质量浓度依次增高。目前，为了设计用于特定矿山的膏体充填环管，必须在该特定矿山上 实地进行全尺寸的膏体充填环管试验，即，在矿山上设置管路和设备进行 膏体充填环管试验。另外，在一个特定矿山进行的工业膏体环管试验，得 到流体指标和流变指标也仅仅适用于该特定矿山。因此，对于每个特定的 矿山， 一般都要进行针对该矿山的工业膏体环管试验。但是，要实地进行一个全尺寸的工业环管试验，不但需要耗费大量的 人力、物力和财力，而且要经历漫长的时间，延长了矿山的建设周期。以某矿业股份有限公司的充填环管实验为例，从制定方案、筹备、实 验、数据汇总与分析、得出有关数据等一系列的环节，花费时间超过一年， 投入的实验资金超过百万元，还耗费了大量的人力，并且该环管试验得到 的数据无法直接应用于其他矿山。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种膏体充填环管试验仿真系统，利用该膏体充 填环管试验仿真系统能够针对各种条件的矿山，得到一系列膏体充填料浆 的流体参数和流变参数，例如管道对充填料浆的阻力系数，作为矿山充填 工艺系统设计的依据或参考，由此替代真正的工业膏体充填环管试验，从 而节省人力、物力和财力。本专利技术的另一目的是提出一种膏体充填环管试验仿真系统，该膏体充 填环管试验仿真系统的精度比实际的工业膏体充填环管试验的精度更高， 而且速度快，系统构造简单。根据本专利技术的第一实施例，提出一种膏体充填环管试验仿真系统，包 括参数输入单元，用于输入多个参数，所述多个参数包括充填料浆的流 速、充填料浆中的初始屈服应力、充填料浆的塑性粘度、和管道的管径， 用以计算管道对充填料浆的阻力系数；参数选择和设定单元，用于从输入 的充填料浆的流速和管道的管径中选择一个设定为变量，同时将另一个设 定为常量；计算单，用于以预定的关系式利用所述多个参数计算出所述料浆的阻力系数，以便得到所述料浆的阻力系数与所选择的一个参数的对应关系，所述预定的关系式为 . 16 32v。 一单位长度的水平管道对充填料浆的阻力系数(或称为料浆的阻力 系数或管道的阻力系数)； "一管道的管径； v —充填料浆的流速； r。 -充填料浆中的初始屈服应力； "-充填料浆的塑性粘度，存储单元，用于存储所述计算单元计算出的料浆的阻力系数；和 输出单元，用于输出存储在存储单元内的料浆的阻力系数。 根据本专利技术第二实施例的膏体充填环管试验仿真系统还包括步长设定单元，用于设定所选择的一个参数变化的步长。具体地，所述料浆的阻力系数与所选择的一个参数的对应关系为曲线图或表格的形式。可选地，所选择的一个参数为流速。所选择的一个参数为管径。 根据本专利技术进一步的实施例，所述输出单元为显示器、打印机、绘图仪、和磁盘其中之一。根据本专利技术的膏体充填环管试验仿真系统，能够模拟地进行膏体充填环管试验，从而替代在采矿中必须实地进行的膏体充填环管试验，并且速度快，精度比实际的膏体充填试验更高，结构简单，成本低，同时能够针对各种条件的矿山获得设计充填系统所需的数据，因此适用范围广泛。 本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解。附图说明图1是根据本专利技术实施例的膏体充填环管试验仿真系统构成的框图； 图2是根据本专利技术实施例的膏体充填环管试验仿真系统的示意图； 图3是根据本专利技术实施例的膏体充填环管试验仿真系统的操作流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其 中自始至终相同的标号表示相同的元件。下面通过参考附图描述实施例以 便解释本专利技术，所述实施例是示例性的，而不能解释为对本专利技术的限制。下面参考附图对根据本专利技术实施例的膏体充填环管试验仿真系统进 行描述。如图1所示，根据本专利技术实施例的膏体充填环管试验仿真系统包 括参数输入单元l、参数选择和设定单元2、计算单元4、存储单元5和输 出单元6。参数输入单元1用于输入与充填料浆和管道相关的参数，所述多个参 数包括充填料浆的流速、充填料浆中的初始屈服应力、充填料浆的塑性粘 度、和管道的管径。需要说明的是，充填料浆中的初始屈服应力、充填料浆的塑性粘度可 以是通过试验获得，由此以常数通过输入单元1输入。参数选择和设定单元2用于从流速和管径中选择一个并设定为变量， 同时将另一个参数设定为常量，从而计算单元4能够依据下面将要描述的 关系式利用输入的参数计算充填料浆的阻力系数。例如，参数选择和设定单元2将流速作为变量，计算单元4计算出作 为变量的流速v与料浆的阻力系数/7之间的对应关系，例如曲线图或表格 形式的对应关系，如图4所示。然后料浆的阻力系数/,与流速v的对应关系被存储到存储单元5内。 存储在存储单元5内的料浆的阻力系数^能够通过输出单元6输出，所述 输出单元6包括但不限于显示器、打印机、绘图仪、和磁盘。例如，存储单元5内的料浆的阻力系数/,与流速v的对应关系能够显示在显示器上， 同时能够通过打印机打印出，或通过绘图仪绘出相应的曲线图，或直接下 载到磁盘内，供设计矿山的充填系统时使用。根据本专利技术的膏体充填环管试验仿真系统包括步长设定单元3，该步 长设定单元3用于设定作为变量的流速v的变化的步长，例如，流速v每 次变化一个单位。需要说明的是，对于本领域的普通技术人员能够理解，作为变量的参 数也可以是个常量，即步长变化为0，从而计算单元4利用输入的、都为 常量的参数计算出一个具体的料浆的阻力系数。另外，各个参数可以以一个范围输入，而参数选择和设定单元2从这 些参数的范围内选择一个值作为参数的常值。当然，每个参数也都可以以 一个常量输入，这时，如上所述，被选择为变量的参数的步长为零，从而 计算单元4仅计算出一个管道对料浆的阻力系数。更具体而言，计算单元4利用输入的参数以下面的关系式计算料桨的 阻力系数。参考图2，通过输入单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膏体充填环管试验仿真系统，包括：　参数输入单元，用于输入多个参数，所述多个参数包括充填料浆的流速、充填料浆中的初始屈服应力、充填料浆的塑性粘度、和管道的管径，用以计算管道对充填料浆的阻力系数；　参数选择和设定单元，用于从输入的充填料浆的流速和管道的管径中选择一个设定为变量，同时将另一个设定为常量；　计算单元，用于以预定的关系式利用所述多个参数计算出所述料浆的阻力系数，以便得到所述料浆的阻力系数与所选择的一个参数的对应关系，所述预定的关系式为：　ｉ↓［ｊ］＝１６／３Ｄτ↓［０］＋η３２ｖ／Ｄ↑［２］　其中：　ｉ↓［ｊ］－单位长度的水平管道对充填料浆的阻力系数；　Ｄ－管道的管径；　ｖ－充填料浆的流速；　τ↓［０］－充填料浆中的初始屈服应力；　η－充填料浆的塑性粘度　存储单元，用于存储所述计算单元计算出的料浆的阻力系数；和　输出单元，用于输出存储在存储单元内的料浆的阻力系数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于润仓，李国政，何煦春，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]