稠化胶体在管道内的流动特性研究

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矿井火灾是煤矿井下的重大灾害之一,严重威胁着煤矿的安全生产。我国煤矿火灾十分严重,每年都会造成重大的财产损失和人员伤亡,在全国统配煤矿和重点煤矿中,有自燃发火危害的矿井约占 47%。我国目前采用综放开采的工作面 75%以上的煤层具有自燃性,严重地影响了矿井安全生产和综放开采技术的推广应用。为了减少损失,需要使用灭火技术保证矿井的正常生产,目前效果比较好的灭火技术就是胶体灭火技术。煤层灭火技术需要通过煤矿灌浆管路从地面输送胶体泥浆到发火工作面或巷道,而由于泥浆在管路输送过程中,浓度过大,容易堵塞管路,浓度过小,达不到预期效果,所以通过在泥浆中添加稠化胶体,可以减小管路输送的阻力。本文通过对稠化胶体的实验研究,获得了稠化胶体泥浆的流动特性参数,给出了稠化胶体的粘度及其表示方法、减阻性、流变性,并且给出了输送管路阻力系数的计算方法。通过使用 CFD 软件 Fluent 对稠化胶体泥浆在管道内的流动状态进行了数值模拟,获得了稠化胶体泥浆在胶体流动性实验台管路中流动时的流型,并且通过计算得到了稠化胶体泥浆在不同水土比下的临界流速。
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