一种输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的制作方法

本技术属于浆体管道输送，涉及一种防止充填管道破裂的浆体输送管道。

背景技术：

1、尾矿充填耐磨管主要负责把浆料输送到井下，用于矿井地下回填。

2、管道服役主要以输送物料为主，但是管道在服役过程中会出现磨损，甚至破裂。现有尾矿膏体充填耐磨管道体系，包括地上水平管、地中垂直管、地下水平管，管道采用的是复合双金属管道：外层为普通钢管，内层衬耐磨层。

3、我公司生产的几批贝氏体耐磨管道，供应不同国家和矿山，管径219mm、壁厚25mm、抗拉强度1300mpa左右、屈服强度1000mpa左右、硬度hrc＞40、冲击功＞50j，2021年供应非洲铜矿1200米矿井的尾矿膏体充填耐磨管道，2023年数根地中垂直管在300～500米深处出现部分破裂，使用后的壁厚在20mm以上，数根地中垂直管出现椭圆形变和部分掉块，用专业设备对耐磨管道进行检测分析发现，耐磨管内壁的磨损基本很低，属于正常磨损状态，破裂和掉块非正常磨损，管道底部出现咚咚的声音，排除了充填耐磨管道本身的质量问题。

4、国内外同行也都存在类似情况。在2021年我们供应宝武集团罗河铁矿与非矿情况相同，安装过后底部出现连续不断的咚咚声音，经过多次论证和计算，自流管采用虹吸效应免去泵送源，但是垂直管道出现加速流，底部管线流速缓慢，管道中间出现断流和撞击发出声音。经技术检索，公布号为cn106523027a的专利文献公开了一种深井管道输送卸压充填装置及其使用方法，该方案也是为了防止爆管，其在分节断口处设置卸压箱，并通过安装软木垫板和角钢等对充填管道进行固定。实际待解决充填管道非磨损损害的问题比较普遍。

5、在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题中的一个技术问题：

6、(1)充填管道爆管问题是尾矿回填领域长期存在的问题，尚未在生产中实际解决；

7、(2)充填管道一旦破裂和非磨损损害，难以维修，会面临堵井和废井的风险，给矿山造成巨大经济损失；

8、(3)矿山的制浆与人员井道和充填井是两个独立的井道，在充填深井中安装附属装置不具有可行性，技术难度巨大；或者需要打直径更大的、能够使人员进入安装附属设备的填充井；

9、(4)制浆后采用地形落差采用管管输，通过降低浆料在地中垂直管中压力，消除多余势能，又会降低地下水平管中浆料的流速，但是存在堵管风险。

10、(5)充填管道采用源进行物料输送，输送过程中地上管道与垂直管道与地下管道出现同管径不同流速，尤其中间垂直管出现加速流后，加速流出现降低堵管风险，但是频繁连续的断流出现，不但加速管道磨蚀，还给管道破裂埋下风险。

技术实现思路

1、鉴于此，本实用新型目的在于提供防止充填管道破裂的浆体输送管道。

2、发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道，包括垂直管道，所述垂直管道顶部连接有尾矿膏体充填物料满管流量供给单元，或/和，所述垂直管道底部连接有尾矿膏体充填物料满管流量调节单元。

3、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述满管流量供给单元为供料仓或供料管。

4、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述供料仓通过变径管与垂直管道连接，变径管上端口径大于下端口径。

5、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述供料管为口径不小于垂直管道的地上水平管道。

6、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述满管流量调节单元为口径不大于垂直管道的地下水平管道。

7、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述地下水平管道口径小于垂直管道口径。

8、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述地下水平管道口径等于垂直管道口径，所述地下水平管道上安装有限流装置。

9、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述垂直管道为硬度hrc15～70充填耐磨管道。

10、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述垂直管道为直连型充填套管。

11、根据本实用新型输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道的一个实施方式，所述垂直管道的高度为400～3000m。

12、与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

13、a)本实用新型通过控制垂直管道输送浆体的状态为满管，特别是避开了管深为300～450米爆管范围，避免了耐磨管道爆管的风险。目前，深井管道的深度为数百米至三千米范围内，国内最深的深井管道的深度为1800m，发明人针对非洲铜矿1200m矿井的爆管管道和椭圆变形管道进行问题分析，发现爆管或椭圆变形段主要集中在300～450m范围内。根据管道内壁结构观察得知，非变形或爆管段，管道内壁磨损量少，低于2mm/年，属于正常磨损。进一步分析得知，该处是尾矿膏体充填物料从半管流状态到整管流状态的交界处，根据现有的管道设计和充填物料输送体系，交界处上方的垂直管道为半管流状态，下方是满管流状态，尾矿膏体充填物料重力势能转化为动能，流速在交界处达到最大，高速尾矿膏体充填物料冲击到交界处满管流液面上，流速骤降，形成水锤效应，对交界处的管道造成损伤，最终耐磨管道因疲劳变形、断裂。

14、b)现有充填物料制浆过后，存放于料仓中，通过地上管道输送，输送过程中，垂直管内流速大于地上管线，在重力加速作用下，物料出现断流。地下管道流速越快，垂直管断流越严重；地下管道流速慢又易堵管。本实用新型提供调整垂直管道的进料量，满足垂直管道的虹吸流量，或者调整第一水平管的流量，将交界面提高到管深300m以上，减轻或消除垂直管道内的水锤效应，从而保护耐磨管道，避免遭到疲劳损伤。

技术特征：

1.一种输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道，包括垂直管道，其特征在于，所述垂直管道顶部连接有尾矿膏体充填物料满管流量供给单元，或/和，所述垂直管道底部连接有尾矿膏体充填物料满管流量调节单元。

2.根据权利要求1所述的深井充填管道，其特征在于，所述满管流量供给单元为供料仓或供料管。

3.根据权利要求2所述的深井充填管道，其特征在于，所述供料仓通过变径管与垂直管道连接，变径管上端口径大于下端口径。

4.根据权利要求2所述的深井充填管道，其特征在于，所述供料管为口径不小于垂直管道的地上水平管道。

5.根据权利要求1所述的深井充填管道，其特征在于，所述满管流量调节单元为口径不大于垂直管道的地下水平管道。

6.根据权利要求5所述的深井充填管道，其特征在于，所述地下水平管道口径小于垂直管道口径。

7.根据权利要求5所述的深井充填管道，其特征在于，所述地下水平管道口径等于垂直管道口径，所述地下水平管道上安装有限流装置。

8.根据权利要求1所述的深井充填管道，其特征在于，所述垂直管道为硬度hrc15～70充填耐磨管道。

9.根据权利要求1所述的深井充填管道，其特征在于，所述垂直管道为直连型充填套管。

10.根据权利要求1所述的深井充填管道，其特征在于，所述垂直管道的高度为400～3000m。

技术总结
本技术公开一种输送尾矿膏体充填物料的深井充填管道，包括垂直管道，所述垂直管道顶部连接有尾矿膏体充填物料满管流量供给单元，或/和，所述垂直管道底部连接有尾矿膏体充填物料满管流量调节单元。根据现有的管道设计和充填物料输送体系，交界处上方的垂直管道为半管流状态，下方是满管流状态，尾矿膏体充填物料重力势能转化为动能，流速在交界处达到最大，高速尾矿膏体充填物料冲击到交界处满管流液面上流速骤降，形成水锤效应，对交界处的管道造成损伤，最终耐磨管道因疲劳变形、断裂。本技术通过满管流量供给单元或/和满管流量调节单元，控制垂直管道输送浆体的状态为满管避免了耐磨管道爆管的风险。

技术研发人员：刘鑫,赵华民,刘康,刘彦军,郏威,潘磊,王勇,陈宏伟,赵秋阳,黄明亮,徐恒雷,吕静,丁明辉
受保护的技术使用者：中国黄金集团建设有限公司
技术研发日：20230913
技术公布日：2024/6/18