在使用充填采矿方法开采深部矿体时通常将面临充填系统稳定性、可靠性、安全性等问题。研究管道输送充填系统特征参数提高充填系统的可靠性具有重要意义。本文基于工程流体力学、统计学、管道自流输送等相关理论,结合金川集团有限公司(简称“金川公司”)龙首矿西部充填系统的实际情况,开发运用FLOW-3D软件,系统地研究了充填料、管道自流输送特性,主要研究成果如下:1.开发运用FLOW-3D软件,对膏体自流输送充填系统不同充填倍线条件下的管道工作特性进行了数值模拟与分析,为深入进行两相流管道输送理论研究提供了新的方法和手段。2.对金川公司充填材料的配比、骨料要求、充填质量控制等进行全面的分析研究表明:充填骨料比重大于其临界比重时,膏体充填料浆为均质流体,其流变模型近似于宾汉姆体,其流态为结构柱塞流。3.深入阐述了膏体自流输送充填系统及满管流输送的工程特性、通过数值模拟结果的比较分析,得出确定最优的充填倍线值的新方法。4.根据FLOW-3D数值模拟的结果,应用统计学原理比较分析各充填倍线,膏体自流输送充填系统管道的工作性能、使用寿命及可靠性。以经济、安全、高效为原则,最终确定了金川公司西部膏体自流输送系统满管流状态下的最优充填倍线值,为充填系统的设计提供了重要的理论依据。5.本文利用FLOW-3D模拟管道系统运行特征参数,有效地弥补了充填系统从设计到现场工业实验到最终稳定运行需耗费大量的人力、物力、财力和时间的缺点。系统各参数对整个系统运行的影响直观而全面。也使矿山充填系统设计与运行向数字化、可视化方向发展迈出了重要一步。