[發明專利]一種礦山充填體配合比的確定方法

有效

• 申請號: 202210528107.8
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114956749B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 陳徐東;尚楷;鄭俊林;陳璋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;C04B28/08;C04B38/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種礦山充填體配合比的確定方法，包括以下步驟：選擇影響充填體性能的原材料摻量為主變量，選擇充填體的性能參數為響應量；限定主變量的變化范圍，在主變量的變化范圍內，收集不同主變量配合比下的響應量測試數據；利用響應量測試數據建立響應面模型；基于響應面模型計算不同響應量條件下的主變量配合比；計算不同響應量的權重因子；結合主變量配合比和權重因子獲得充填體最終優化配合比。本發明通過建立主變量和響應量之間的響應面模型，計算不同響應量條件下的原材料配合比，同時結合計算獲得的不同響應量的權重因子，得到充填體最終優化配合比，步驟簡單，可信度高，實現了充填體的性能優化。

技術領域

本發明屬于礦山充填技術領域，具體涉及一種礦山充填體配合比的確定方法。

背景技術

大規模采礦作業生產了大量的鐵礦石尾礦和采場。一方面，大量尾礦砂堆積會造成空氣和水污染，露天開采可能導致地表沉降甚至地質災害，造成了嚴重的生態環境問題和安全生產問題；另一方面，礦山及周邊和巖溶地區形成了大量的采空區，已經成為制約礦山安全發展及采空區上部城市化發展的一個重要難題，存在很大的安全生產風險，亟待合理解決。

充填法是治理采空區最直接最有效的方式之一，充填材料是保證充填工程質量的核心，而目前常見的充填材料多以水泥及其替代品為膠結材料，碎石、砂、尾礦等為集料，存在充填成本高、環境污染嚴重和尾礦高附加值利用率低等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種礦山充填體配合比的確定方法，通過建立主變量和響應量之間的響應面模型，計算得到充填體最終優化配合比，步驟簡單，可信度高，實現了充填體的性能優化。

本發明提供了如下的技術方案：

一種礦山充填體配合比的確定方法，包括以下步驟：

選擇影響充填體性能的原材料摻量為主變量，選擇充填體的性能參數為響應量；

限定主變量的變化范圍，在主變量的變化范圍內，收集不同主變量配合比下的響應量測試數據；

利用所述響應量測試數據建立響應面模型；

基于所述響應面模型計算不同響應量條件下的主變量配合比；

計算不同響應量隨主變量變化的方差，根據方差的比值大小獲得不同響應量的權重因子；

結合所述主變量配合比和所述權重因子獲得充填體最終優化配合比。

進一步的，所述充填體的原材料包括尾礦砂和膠結材料，所述膠結材料包括礦渣、脫硫石膏、水泥、石灰和硅粉。

進一步的，所述充填體的膠砂比限定為1：6；所述尾礦砂的含水量限定不超過50％，所述尾礦砂的不均勻系數C_c大于5，曲率系數C_u為1～3；所述膠結材料中，礦渣的質量分數限定為70％，脫硫石膏的質量分數限定為15％。

進一步的，所選擇的主變量為水泥、石灰和硅粉的摻量；所限定的主變量的變化范圍為：在膠結材料中，水泥的質量分數為5％～15％，石灰的質量分數不超過5％，硅粉的質量分數不超過5％。

進一步的，所選擇的響應量為充填體的流動度、收縮比和抗壓強度；

所述流動度根據規范《水泥膠砂流動度測定方法(GB/T 2419-2005)》測得；

所述收縮比的計算公式為：

S＝(R_A-R_B)/R_B×100％

式中，S為收縮比，R_A為收縮比響應量測試后體積，R_B為收縮比響應量測試前體積；

所述抗壓強度為28天抗壓強度。