倾斜管实验的膏体流变特性规律研究
深井盐膏层套管变形机理研究
深井盐膏层套管变形机理研究深井盐膏层套管变形机理研究在深井钻井设计及施工指导方面具有重要的指导意义。
本文从理论分析、数值计算和模型试验等方面,对深井盐层套管变形中的一些问题作了比较系统的研究,主要工作与结论如下:1.深井盐膏层地质力学特征研究通过高温高压条件下盐膏岩三轴压缩试验,获得了盐膏岩高温高压条件下的变形特征。
在盐岩变形过程中围压的主要作用是限制盐岩内部裂纹的扩展,提高了盐岩的抗变形能力,增加了强度;但温度的增加,盐岩内部产生微裂纹的机会越大,晶间空隙在外力作用下被填充,宏观上表现为盐岩应变的增加;围压进一步加大,温度继续升高,盐岩出现蠕变现象。
深井盐膏岩以较低的强度进入塑性,出现流变特性,深井盐膏岩不能弹塑性分析来解决工程问题,要考虑蠕变特性。
2.深井盐膏层蠕变规律研究开展盐膏岩蠕变实验,获得蠕变特性,通过分析不同矿物成分、差应力条件下,复合盐岩力学特性随时间的变化规律,提出深井盐膏层蠕变不仅与温度和差应力有关,而且受地层岩性控制;根据盐膏层具体的蠕变特性,引入蠕变岩性影响因子,利用heard模型描述盐岩蠕变规律,定量化描述盐膏层蠕变特性。
3.深井盐膏层套管复合体变形分析随着时间推移,最大水平地应力方向套管外挤压力逐渐增大,最小水平地应力套管外挤压力逐渐减小,二者均逐步逼近于相应的水平地应力值;盐岩层厚度超过4米的套管柱应该按照岩石蠕变的非均匀载荷进行设计,以保证盐岩层套管不会在盐岩蠕变围压作用下产生缩径变形;作用在套管上的外挤力不均匀度对套管的抗外挤强度有非常大的影响,不均匀度越大,套管的抗外挤强度越小;随着套管的不圆度的增大,套管的抗外挤强度将会明显下降;存在壁厚不均时套管所产生的应力明显增加,对抗外挤强度有一定影响,但远小于不圆度的影响。
4.深井盐膏层套管设计与应用研究建立了深井高温高压条件下套管强度设计的迭代法和强度校核方法;对塔里水油田英卖力和大北地区套管变形进行分析,并进行了强度设计。
基于Fuller级配理论的膏体管道输送减阻技术研究
基于Fuller级配理论的膏体管道输送减阻技术研究刘晓辉;苏先锋;黄明清;谭伟【摘要】针对膏体充填的物料配比问题,通过分析膏体内部结构的物质组成,提出物料密实度越大膏体流动性越好；采用Fuller理论对某铜矿充填物料的级配特性进行分析,考察了级配指数n随物料配比的变化规律；开展膏体塌落度、流变特性实验,采用白金汉公式对膏体管流阻力进行理论计算。
结果表明：该铜矿膏体中全尾砂∶水淬渣=3∶2时,物料密实度较大,最利于其管道输送；质量分数72%,管径150 mm,流量60 m3/h的工况条件下,水淬渣掺量40%时的管流阻力为2．46MPa/km,与全尾砂膏体管流阻力3．65 MPa/km相比,减阻率达32．6%,说明级配优化后膏体管流阻力明显降低。
%Aimed at the question of material ratio of cement paste backfilling (CPB),through analyzing the material composition of the internal structure in CPB,it was proposed that the larger aggregate packing degree is,the better paste flow;The Fuller theory was used to analyze the filling material gradation characteristics of a certain copper mine,and explore the rule of grading index n changing with material ratio. The slump test and rheological experiments of CPB were carried out, and Buckingham formula was adopted to calculate the pipe flow resistance. The results showed that the aggregate packing degree is larger and is most favorable for pipeline transport,when the material ratio with unclassified tailings of water quenching slag as 3of 2. The pipe flow resistance was 2. 46 MPa/km under the conditions of mass fraction 72%,pipe diameter of 150 mm,flow rate of 60m3/h and water quenching slag content 40%. By contrast with the pipe flow resistance of unclassifiedtailings 3. 65 MPa/km,its drag reduction efficiency reached 32. 6% in pipeline transport. That illustrated that the paste pipe flow resistance is reduced obviously after gradation optimization.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】5页(P40-44)【关键词】膏体充填;物料级配;密实度;Fuller曲线;管流阻力【作者】刘晓辉;苏先锋;黄明清;谭伟【作者单位】北京金诚信矿山技术研究院有限公司，北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司，北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司，北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司，北京101500【正文语种】中文【中图分类】TD853.34近年来，膏体充填技术以其尾砂利用率大、地压控制效果好以及综合运营成本低等方面的显著优势，在矿山应用比重逐渐加大。
膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其近似计算方法
流动阻力为 4000~5000 Pa/m，在 DN150 管道内流动阻力为 2400~2600 Pa/m，滑移流动阻力公式与实测值的道输送；管流阻力；管壁滑移；滑移速度
文章编号：1004-0609(2019)-10-2403-08
中图分类号：TD853
第 29 卷第 10 期 Volume 29 Number 10
中国有色金属学报 The Chinese Journal of Nonferrous Metals
DOI：10.19476/j.ysxb.1004.0609.2019.10.21
2019 年 10 月 October 2019
膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其 近似计算方法
综上所述，作为典型的高浓度细颗粒浆体，膏体 尾矿管内流动中存在滑移效应，但现有研究仅对其减 阻作用进行了定性的探讨和分析，尚未提出有具体的 阻力计算公式。为实现膏体管流阻力的精确测算，本 文将膏体视为宾汉流体，通过非牛顿流体力学及表观 滑移假说的综合应用，对其管内流动的应力、流速及 流量分布进行了理论分析，建立了膏体管内运移的流 量平衡方程，最终推导出考虑滑移减阻效应的膏体管 流阻力公式，并通过环管试验对其适应性进行了分析 验证。本文研究结论可为类似高浓度细颗粒浆体的管 流阻力测算提供借鉴意义。
基金项目：中央高校基本科研业务费资助(3142017086)；国家自然科学基金资助项目(51604115)；国家重点研发计划项目(2017YFC0602903) 收稿日期：2018-12-11；修订日期：2019-06-05 通信作者：刘晓辉，讲师，博士研究生；电话：010-61591229；E-mail：liuxiaohui28@
刘晓辉 1，吴爱祥 2，姚 建 1，朱权洁 1
(1. 华北科技学院 安全工程学院，廊坊 065201 2. 北京科技大学 资源与环境工程学院，北京 100083)
矿山充填采矿技术
矿山充填采矿技术充填采矿法是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。
充填的目的是支护采空区两帮岩石，并为继续进行上面分层回采造成立足的底板。
它适用于矿石和围岩不稳固，不允许有较大暴露面的矿床；地表需要保护的矿床；稀有贵金属或高品位的矿床；有自燃性的硫化矿床；赋存条件复杂的矿床等。
充填目的1)支护岩层，控制采场地压活动；(2)防止地表沉陷，保护地表地物；(3)提供继续向上回采的工作平台(类似于留矿法功能)；(4)改善矿柱受力状态(由单轴受压变为三轴受压)，保证最大限度地回收矿产资源；(5)保证安全回采有内闪火灾危险的高硫矿床；(6)控制深井开采岩爆，降低深部地温；(7)保证露天、地下联合开采时生产的安全；(8)处理同体废料，保护环境。
适用条件一、开采品位较高的富矿，并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率；或开采稀贵金属。
二、赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床，如：1、水文地质条件、矿体形状比较复杂；2、矿体埋藏较深而且地压较大；3、矿石或围岩有自燃发火的危险；4、地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护；5、露天和地下同时进行开采。
三、适用于矿石稳固，围岩不稳固的矿床如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法，也可以用来开采矿石不稳固的矿体。
四、适用于开采急倾斜矿体因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。
但是，如果能采用水力或风力充填的话，也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中充填工艺1充填材料澳大利亚芒特艾萨矿块石膏体充填研究的最新结果，提出了块石膏体充填的设计原则。
通过几次大规模搅拌试验和自由落体试验表明，块石膏体充填能形成均匀的充填体。
块石膏体充填料由分级尾砂胶结料浆与一定比例的块石组成，表现出类似的粘结膏体特性。
在平均添加水泥 1.5%〜2%的条件下，抗压强度超过1Mpao加拿大WiIIiamS矿使用了一种名为DE1Vo的稳定剂，将其用于块石胶结充填工艺中，结果是DE1VO稳定剂有利于减少堵管现象，提高强度。
基于L型管道的膏体料浆流变性能研究_吴礼军
[
τ τ ， (τ )+1 ( 3 τ ) ]
0 0 4 w w
（ 2）
[
( )
τ0 τw
1 + 3
( ) ]．
τ0 τw
4
（ 3）
2 水淬渣 25% 灰砂比 1∶ 12 全尾砂 75% 3 水淬渣 25%
80． 24
3
0． 37
36． 221 9
9． 12
对于膏体充填来说， τ0 / τ w 的高次幂很小， 可忽 略不计， 式（ 3 ） 可近似为 v = 整理后可得： τw = 4 8v τ +η D 3 0 Dτ w 4 1 － 8η 3
表 1 “全尾砂 + 水淬渣” 系列 L 型管道流动管阻试验结果
序 号 骨料配比 全尾砂 75% 1 水淬渣 25% 灰砂比 1∶ 12 全尾砂 75% 82． 25 3 1． 22 115． 060 3 3． 46 料浆浓度 水平管长 料浆高度 屈服应力 /% /m /m / Pa 充填 倍线
式（ 1 ） 表明： 在外力作用下， 具有塑性黏度 （ 系 数 η） 的膏体在克服初始切应力 τ0 后开始流动， 且 流体剪应力 τ 的大小与塑性黏度系数 η 和流速 v 的 梯度 dv / dy 成正比。膏体充填料在输送管道中的运 动状态像塑性体一样是整体运动， 膏体中的固体颗 膏体层与层间也不出现交流， 属于一 粒不发生沉降， 种柱塞状的结构流
3 通过实验可得水淬渣的密度为 3． 372 t / m ， 松
Ltype pipeline，Paste，Ｒheological properties，Stowing gradient，Gravity transporta-
1． 973 t / m3 ， 散容重、 密实容重分别为 1． 624 ， 计算得 到水 淬 渣 松 散、密 实 孔 隙 率 分 别 为 51． 84% 、 41． 49% 。水 淬 渣 D60 、 D30 、 D10 分 别 为 2． 37 ， 1． 2 ， 0． 61 mm。水淬渣的孔隙率与尾砂相比相对较大。 这主要是由于水淬渣颗粒粒径分布范围窄 ， 导致在 堆积过程中， 颗粒间空隙没有被细小颗粒填充。 但 是由于水淬渣属脆性材料， 在搅拌过程中搅拌时间 ， 越长 颗粒细度改变程度越大， 水淬渣更符合自然级 使充填料的性能得到改善。 配的要求， 1． 2 试验装置 试验装置主要由配料搅拌机、 盛料漏斗、 输送管 道三部分组成， 其中水平管道可根据试验要求拆短 或接 长。 采 用 建 筑 混 凝 土 搅 拌 机 （ 进 料 容 量
膏体料浆流变模型简述
膏体料浆流变模型简述一、引言膏体料浆是一种具有流变特性的复杂物质，其流变模型研究对于许多领域都具有重要意义。
本文将从膏体料浆的基本概念入手，介绍其流变特性及流变模型，并对不同类型的流变模型进行分类和分析。
二、膏体料浆的基本概念1. 膏体料浆的定义：指由固体颗粒或聚合物分散在液体中形成的半固态物质。
2. 膏体料浆的组成：主要由固相、液相和界面剂三部分组成。
3. 膏体料浆的特点：表现出类似于液态和固态之间过渡状态的特性，即具有粘度、弹性等不同于普通液体和固体的性质。
三、膏体料浆的流变特性1. 剪切应力-剪切速率关系曲线：通常呈现为非线性曲线，且存在阈值剪切速率。
2. 流动规律：在低剪切速率下表现为黏滞度控制；在高剪切速率下表现为惯性控制。
3. 变形回复特性：膏体料浆具有一定的形变能力，但在剪切力消失后会出现一定程度的回弹。
四、膏体料浆的流变模型分类1. 粘弹性模型：将膏体料浆看作是由黏性和弹性两部分组成的复合材料，常用的粘弹性模型有Maxwell模型、Kelvin模型等。
2. 塑性流变模型：用塑性本构方程描述膏体料浆的流变特性，常见的塑性流变模型有Bingham模型、Herschel-Bulkley模型等。
3. 损耗流变模型：考虑到固相颗粒间摩擦和碰撞所产生的能量损耗，常用的损耗流变模型有Krieger-Dougherty模型、Carreau-Yasuda 模型等。
五、不同类型流变模型分析1. Maxwell模型：假设膏体料浆由一个弹簧和一个阻尼器串联而成，可描述低频下的粘弹性行为。
2. Herschel-Bulkley模型：将膏体料浆看作是具有一定屈服应力和塑性黏度的物质，可描述高剪切速率下的非牛顿流体行为。
3. Krieger-Dougherty模型：考虑到颗粒间的相互作用力，可描述固体颗粒浓度对膏体料浆黏度的影响。
4. Carreau-Yasuda模型：考虑到流体分子在高剪切速率下的分子结构变化，可描述高剪切速率下的剪切稀释现象。
基于L型管道的膏体料浆流变性能研究
现
代
矿
业
总 第５ ３ ９期
２ ０ １ ４ 年 ３月 第 ３期
Ｍａ ｒ ｃ ｈ ． ２ ０ １ ４
Ｍ０ＤＥ ＲＮ ＭＩ Ｎ Ｉ ＮＧ
基 于 Ｌ型 管 道 的膏体料 浆 流 变性 能研 究
吴 礼 军 张兆 财 尹 建 东
（ １ ． 北京 科技 大 学土木 与环境 工程 学院 ； ２ ． 金 诚 信矿 业 管理 股份 有限公 司中南分公 司） 摘 要 采 用 Ｌ型 管道对 两种 系列 的 膏体 料浆进 行 了流 变性 能试验 ， 结果表 明 ， Ｌ型管道 能够
通 过实验 可得 水 淬 渣 的密度 为 ３ ． ３ ７ ２ ｔ ／ ｍ ， 松 散容 重 、 密实 容重分别 为 １ ． ６ ２ ４ ， １ ． ９ ７ ３ ｔ ／ ｍ ， 计算 得
到水 淬 渣 松 散 、 密 实 孔 隙率 分别 为 ５ １ ． ８ ４ ％、
４ １ ． ４ ９ ％ 。水 淬 渣 Ｄ ６ ｏ 、 Ｄ ３ ０ 、 Ｄ ｏ 分别为 ２ ． ３ ７ ， １ ． ２ ， ０ ． ６ １ ｍｍ。水淬 渣 的 孔 隙 率 与 尾 砂 相 比相 对 较 大 。
定性地 研 究 膏体 输送 的流 变特性 ， 但 也 有部 分试验 结 果与 普遍 认 同的观 点 不符 。根 据 不 同配 比料
浆 允许 自流输送 的最 大充填 倍 线 ， 结合 矿 山充填 管道布 置 ， 推荐 了满足 自流输送要 求的充填 配 比。
关键词 Ｌ型 管道 膏体 流 变性能 充填倍 线 自流 输送
ｔ ｒ ａ ｎｓ ｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｆ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎｅ ｉ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｌ— ｔ ｙ ｐ ｅ ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ，Ｐ ａ ｓ ｔ ｅ，Ｒｈｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ，Ｓｔ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｇ ｒ ａ ｄｉ ｅ ｎ ｔ ，Ｇｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔａ ｒ —
膏体流变行为及其管流阻力特性研究
膏体流变行为及其管流阻力特性研究摘要：本文研究了不同膏体在不同条件下的流变行为和管流阻力特性，采用了旋转粘度仪和管道实验等方法对其进行测试分析，得出了各种膏体的流变参数和管道中阻力系数等数据，并对其进行了比较和分析。
结果表明：膏体的流变行为受到很多因素的影响，如温度、剪切速率、pH值等，同时，在管道中流动时也会产生一些非线性的阻力特性，这些在实际应用中需要注意。
本文的研究可以为工程和科研提供一些有用的参考。
关键词：膏体；流变行为；管流阻力Abstract:The rheological behavior and pipe flow resistance characteristics of different pastes under differentconditions were studied in this paper, and the rotational viscometer and pipeline experiment methods were used for testing and analysis. Various paste rheological parametersand pipeline resistance coefficients were obtained, and compared and analyzed. The results show that the rheological behavior of the paste is influenced by many factors such as temperature, shear rate, pH value, etc., and there are also some non-linear resistance characteristics when flowing inthe pipeline, which need to be paid attention to in practical applications. The research of this paper can provide some useful reference for engineering and scientific research.Keywords: Paste; Rheological behavior; Pipe flow resistance1. 引言膏体是一种特殊的物质，在工业生产中广泛应用。
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倾斜管实验的膏体流变特性规律研究张友志;薛振林;刘志义;孙光华【摘要】Aiming at the phenomenon that the rheological behavior of paste is difficult to be measured factually,an in-clined pipeline test device which can rebuild the industrial sites effectively was manufactured to survey the rheological parame-ters of the paste.The influencing law of paste concentration and cement-sand ratio on the rheological properties of the pastes was investigated by path analysis method.The result showed that:the influence of paste concentration and cement-sand ratio on the rheological parameters of the paste is positive correlation;The influence of concentration on yield stress is an order of mag-nitude larger than that of cement-sand ratio;When the cement-sand ratio approaches to 1 : 25,the increase and decrease of ce-ment-sand ratio does not cause obvious monotonically increasing and decreasing phenomenon of yield stress;The influence of concentration on plastic viscosity is higher than that of cement-sand ratio,under the same order of magnitude;When the paste concentration is low,a phenomenon of low concentration with large viscosity will be generated.%针对膏体流变特性难以真实测量的现象,自制一套能够有效还原工业现场的倾斜管道实验装置,对膏体流变特性参数进行测量,运用通径分析法探究膏体浓度、灰砂比对流变特性的影响规律.结果表明:膏体浓度、灰砂比对膏体流变参数的影响均为正相关,其中,浓度对屈服应力的影响水平比灰砂比对其影响水平大一个数量级,当灰砂比接近1 : 25时,灰砂比的增大与减小并不能引起屈服应力明显的单调递增递减现象;浓度对塑性黏度的影响水平比灰砂比对其影响水平大,但在同一个数量级,膏体浓度较低时,会产生浓度低黏度大的现象.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P57-61)【关键词】膏体充填;倾斜管道;流变特性;通径分析【作者】张友志;薛振林;刘志义;孙光华【作者单位】华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210【正文语种】中文【中图分类】TD853膏体是指将一种或多种充填材料与水进行优化组合，配制成具有良好稳定性、流动性和可塑性的膏状胶结浆体[1-2]。
膏体的流变特性对矿山现场管道输送具有重要的意义，因此受到学者广泛的关注，其主要参数包括膏体的屈服应力与塑性黏度，目前普遍的测试方法是环管实验法与流变仪法[3-5]。
其中，环管实验工作量大、操作复杂、人力物力消耗大；而流变仪的适应性较差，尤其面对较低浓度与较高浓度时，得出的结果不符合实际意义。
因此，本研究制作了一套倾斜管实验装置来测试膏体的流变参数，既节省人力物力、操作简单，又能很好地适应各个浓度范围的膏体。
1 倾斜管实验原理一般认为膏体在管道内为塑性体，做整体运动，颗粒之间不发生相对位移，层间无交流现象，呈柱塞状结构流。
因此，可视其为宾汉姆(Bingham)体，认为其需克服一定外力(初始剪切应力τ0)才开始运动，而且流动后管壁切应力随着切变速率的增长而增长。
当膏体在倾斜管道中流动时，沿横断面取一段膏体进行受力分析，如图1所示，那么在管道的倾斜方向的受力情况为(1)式中，τw为管壁切应力，Pa；D为管道直径，m；L为膏体微元体长，m；α为管道倾角，(°)；ΔP为膏体两端面压差，Pa；ρ为膏体密度，kg/m3；g为重力加速度， m/s2。
图1 管道内膏体微元受力分析Fig.1 Stress analysis of the paste in pipeline式(1)经积分并简化后，为(2)对于宾汉姆体，管壁处切应力τw和视切变率(8v)/D之间的关系可以用伯金汉(Buckingham)方程表示(3)式中，τ0为屈服应力，Pa；μB为塑性黏度，Pa·s；v为流速，m/s。
在结构流区域内，τw与(8v)/D在视切变率高值范围内呈直线关系。
因而可简化略去4次方项。
则，式(3)可简化为(4)漏斗内径与倾斜管道内径相比较大，漏斗内膏体高度与倾斜管道长度相比极小，则膏体在漏斗内流动的摩阻损失较小。
为了计算方便，忽略不计膏体在漏斗内的流动摩阻损失(包括漏斗转弯处的局部阻力损失)。
取漏斗内膏体自由面和倾斜管道出口处横断面进行分析，根据伯努利方程，有(5)式中，h为膏体自由面高度，m。
由式(5)化简得(6)将式(4)、式(6)代入式(2)得：(7)在固定的倾斜管实验装置中，D、L为固定值，在同样的地区重力加速度g值不变，对于某一确定配比下的膏体，ρ、v值可测定。
调整装置的倾角，即改变α后，膏体的流动速度改变，因此，可视为τ0、μB的二元一次方程组。
即，选定2个不同的倾角α1、α2，可得到相应的v1、v2，得到以下方程组：(8)解方程组(8)，即可得到该配比情况下的流变参数τ0、μB值。
2 实验以西藏某铜矿二期全尾砂、32.5R普通硅酸盐水泥为实验材料，采用均匀实验设计法，开展了倾斜管实验。
2.1 实验装置倾斜管实验装置如图2所示。
图2 倾斜管道实验装置Fig.2 Inclined pipeline test device装置说明：(1)倾斜管为钢管[6]，长3 m，内径25 mm，壁厚2.5 mm。
(2)盛料槽2个，一个用于实验稳定后的流量测量，一个用于实验稳定以前的料浆盛接。
(3)2根竖管用于托住倾斜管，通过调节2根竖管之间水平距离、更换图2左端竖管托架，可以调节倾斜管的角度。
(4)漏斗为方形，容积15 L，用软管与倾斜管链接(软管很短)。
(5)测试时，将制备好的膏体倒入进料漏斗，要不断添加使漏斗内的膏体自由面保持在同一高度。
2.2 实验方案根据采矿方法对充填工艺的要求，尾砂充填分为一步骤采场充填与二步骤采场充填。
一步骤采场充填水泥添加量高，强度高；二步骤采场充填水泥添加量小，强度低(满足固结即可)。
根据类似矿山充填经验，为降低胶结充填成本，选定一步骤采场高度方向分别采用不同灰砂配比充填料，具体为：充填自下而上分为4层，充填高度分为8、10、25和7 m，预计每层的的充填配比在1∶4、1∶6、1∶8和1∶10中选择。
二步骤采场自下而上分2层，底部胶结充填高度8 m，预计灰砂比1∶4，上部预计灰砂比1∶25。
通过全尾砂取样分析，以及前期探索实验[7-8]，初步确定膏体浓度为70%～78%。
采用均匀实验设计方法，运用DPS(Data Processing System)软件设计实验方案，见表1所示。
表1 U5(52)实验设计方案Table 1 U5(52) test design scheme方案灰砂比浓度/%11∶47621∶67031∶257241∶87451∶12783 实验结果与讨论3.1 实验结果经过实验测量，按照式(8)计算结果见表2所示。
3.2 回归与通径分析通过实验结果(见表2)可以看出，屈服应力、塑性黏度与浓度、砂灰比之间均为非线性关系。
通过DPS数据处理软件，采用逐步回归得出回归方程，运用通径分析法分别分析浓度、灰砂比对屈服应力、塑性黏度的影响规律。
表2 倾斜管实验数据结果Table 2 Test results of inclined pipeline浓度/%灰砂比屈服应力/Pa黏度/(Pa·s)倾角/(°)平均流速/(m/s)倍线流量/(m3/h)流速/(m/s)761∶4701∶6721∶25741∶8781∶1237．550．3115．80．0420．310．0534．090．1649．860．367．7110．437．7110．437．7110．438．63 17．815．0421．190．033．180．052．881．663．31．853．071．123．3 81．403．070．142．950．482．390．022．540．042．340．050．030．0 50．030．070．040．090．052．961．672．921．653．211．823．321．8 81．981．121．951．112．451．392．481．40．250．140．250．140．84 0．480．870．490．040．020．040．020．070．040．070．04在DPS建立的回归方程中，回归模型诊断主要有3点：第一，相关系数R越大(最大为1)说明回归方程越显著；第二，方差分析F值的显著水平p应小于等于0.05；第三，Durbin-Watson统计量d接近于2。
3.2.1 浓度、灰砂比对屈服应力的影响规律通过DPS数据处理软件建立屈服应力与浓度、砂灰比之间关系的二次多项式回归公式，拟合方程的相关系数R=0.999 9，显著水平p=0.02 01<0.05，Durbin-Watson统计量d=2.165，符合接近于2的要求。