礦用濕噴混凝土稠密流長距離輸送機理及流動特性研究

《礦用濕噴混凝土稠密流長距離輸送機理及流動特性研究》是依託山東科技大學，由陳連軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：礦用濕噴混凝土稠密流長距離輸送機理及流動特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳連軍
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

如何保證煤礦濕噴混凝土長距離管道安全高效輸送是目前煤礦濕噴支護工程中亟待解決的難題，目前對中小管徑內混凝土流動規律的研究尚不系統，缺乏可靠的有針對性的研究數據。本項目通過等比例建造100米長距離管道輸送試驗平台，開展不同粒徑、不同配合比、不同性質的混凝土拌合料在長輸管道中的流動試驗，研究料群在初期泵送、正常流動、停輸及停輸再啟動等不同工況下的流動狀態和流變特性；探討管道有效截面縮小直至堵塞的機理；完善礦用混凝土工作性能評價指標體系，提出濕噴混凝土流動穩定性評價方法；試驗瞬態擾動方法對停輸靜止混凝土料群的運動重啟作用機制；同時為減輕作業人員抱噴工作勞動負荷，試驗測試管道尾部補風位置、角度對輸送改善作用。通過系統研究，進一步完善煤礦濕噴理論，為濕噴混凝土安全輸送提供科學參考和解決方案。

結題摘要

礦用濕噴混凝土可以有效解決乾（潮）噴混凝土帶來的高濃度粉塵、低噴射質量問題，但是由於濕噴混凝土管道輸送和管道堵塞問題阻礙了濕噴技術在煤礦井下巷道支護中的套用，而且目前對中小管徑內混凝土流動規律的研究尚不系統，缺乏可靠的有針對性的研究數據。本項目通過等比例100米長距離管道輸送試驗平台升級改造及建設測速平台，開展了濕噴混凝土長距離管道輸送試驗研究，通過混凝土測試實驗，揭示了潤滑層的形成機理及混凝土各組分物料在輸送管道中的分布規律；研究了濕噴混凝土長距離管道壓力分布特徵；建立了濕噴混凝土工作性能評價方法，並通過正交試驗分析，最佳化了濕噴混凝土的配合比；揭示了濕噴混凝土泵送初期管道堵管機理，提出了預先泵送水泥漿體量的計算方法，結合長距離管道輸送實驗，通過壓力變送器檢測得到了堵管前後壓力分布特徵；通過切割管道堵塞及非堵管位置的混凝土柱塞，從切割剖面分析得到內部骨料的分布形態；試驗得到瞬態擾動方法對停輸靜止混凝土料群的運動重啟作用機制；研發綠色開關引氣劑的研發實現了濕噴混凝土可泵性與可噴性的矛盾分離，在不添加速凝劑及減水劑的情況下，有效實現了長距離管道輸送及良好的噴射效果；研究了輸送管道潤滑層預創技術，通過配製新型潤管劑，實現泵送初期潤滑層的預創，減少初期泵送管道堵塞機率，提高各種配比濕噴混凝土的泵送範圍，相比常用潤管劑，可減少壓力損失30%以上，有效的提高了濕噴混凝土的泵送效率。同時為減輕作業人員抱噴工作勞動負荷，利用FLUENT軟體模擬了不同形式的管尾補風方式，並通過試驗驗證，最佳化後的管尾補風方式在減塵降彈方面效果優異。通過系統研究，進一步完善了煤礦濕噴理論，為濕噴混凝土安全輸送提供科學參考和解決方案。