深井充填管道磨损机理研究：冲击与能量视角

"深井充填钻孔内管道磨损机理及成因分析 (2010年) - 自然科学论文" 这篇论文深入探讨了深井充填钻孔内管道的磨损机理及其成因。作者张德明、王新民、郑晶晶和赵彬来自中南大学资源与安全工程学院，他们研究的重点在于理解并预测充填钻孔管道的磨损情况，这对于优化矿山作业的安全性和经济性至关重要。 论文首先分析了管道中料浆的不同输送状态，料浆可能是静止、层流或湍流等。通过对这些状态的物理力学建模，研究者揭示了料浆在管道中的动力行为，尤其是当料浆自由下落时的状态。在自由下落段，料浆在进入空气或由垂直管转向水平管的交界处，会因为高速冲击而产生显著的压力，这导致了主要的冲击磨损现象。 根据模型计算，自由下落段的高度被确定为30.79米，这与金川矿区实地调查得到的27至31米的实际数据相吻合。同时，料浆在撞击空气交界面时的终端速度约为19.9米/秒，这一速度几乎是初始速度的13倍，表明在冲击过程中能量急剧增加。研究还发现，在29至30米的位置，管壁单位面积上的能量损耗达到了满管流动时的30.95倍，这也与实际观测到的磨损情况一致。 论文的关键发现强调了料浆速度、冲击压力以及料浆状态对管道磨损的影响。这些因素共同决定了磨损的严重程度和位置。对于深井充填作业来说，了解这些机制有助于设计更耐磨损的管道材料，优化充填工艺，减少维护成本，同时提高矿山的安全性能。 此外，论文还从料浆运动方式的角度分析了磨损形式和成因。这些研究成果不仅对矿产开采领域具有指导意义，也为其他涉及浆体传输的工业应用提供了理论支持，如水利水电、化工和建筑材料等行业。 这篇论文通过深入的理论研究和实地调查，为解决深井充填钻孔管道的磨损问题提供了科学依据，对于提升采矿工程的效率和可持续性具有重要意义。