一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法技术

一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法，属于充填采矿技术领域。该方法首先以选矿全尾砂作为充填骨料，以胶固粉作为胶凝材料，进行不同胶砂比、不同料浆浓度的胶结充填体强度测试以及料浆流变性和稳定性的参数测试；然后建立胶结充填体强度模型以及料浆流变性与稳定性模型；最后以充填料浆成本和料浆的流动性为优化目标，以胶结充填体强度、料浆的泌水率和分层度为料浆稳定性的约束条件，建立尾砂充填料浆配比优化模型，并求解由此进行充填料浆优化设计。该方法能在满足胶结充填体强度要求和充填料浆不发生分层离析的稳定条件下，获得充填料浆成本最低和管道输送阻力最小的充填料浆优化配比，提高全尾砂充填采矿的经济和环保效益。

An optimization method of filling slurry ratio for subsequent filling mining

【技术实现步骤摘要】
一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法
本专利技术属于充填采矿
，具体涉及一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法。
技术介绍
充填采矿工艺复杂，生产能力低，采矿成本高，一般用于黄金和有色矿山。随着我国对资源开发环保日趋严格，以及面临更多的深埋、大水和高应力等难采矿体，充填采矿法已成为难采资源开发的首要选择；同时已经逐步在铁矿和煤矿开采中推广应用。由于铁金属价值低和充填成本高，铁矿充填采矿的经济效益差是制约充填法采矿的重要影响因素。随着尾矿粒度越来越细，+200目细泥含量达到80%以上，导致胶结充填体强度更低和充填料浆管道输送阻力更高，进一步提高尾砂充填采矿成本。优化充填料浆设计，是提高铁矿全尾砂充填采矿经济效益和环保效益的关键所在。因此，需要针对不同固废物料以及不同充填采矿要求，制备满足充填矿山充填体强度和流动性与稳定性的充填料浆。
技术实现思路
为解决上述技术问题，针对尾砂充填骨料以及阶段嗣后充填采矿方法，本专利技术提供一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法。本专利技术所采取的技术方案，具体步骤包括：（1）以选矿尾砂作为充填骨料，以胶固粉作为充填胶凝材料，进行不同胶砂比、不同料浆浓度的胶结充填体7d、28d强度试验以及充填料浆流变性和稳定性的参数测试，获得胶结充填体7d、28d强度和充填料浆流变性、稳定性的试验结果；所述的胶砂比为1:4~1:12；充填料浆浓度为60~66%。（2）采用二次多项式对步骤（1）的试验结果进行逐步回归分析，建立胶结充填体7d、28d强度和充填料浆流变性与稳定性模型：胶结充填体强度模型：R7d=f1(X)；R28d=f2(X)；充填料浆流动性模型：τ=f3(X)；η=f4(X)；充填料浆稳定性模型：ML=f5(X)；FD=f6(X)；式中，R7d代表胶结充填体7d强度；R28d代表胶结充填体28d强度；f1(X)代表胶结充填体7d强度模型；f2(X)代表胶结充填体28d强度模型；τ、η、ML、FD分别代表充填料浆的屈服应力、黏度系数、泌水率和分层度；f3(X)、f4(X)、f5(X)、f6(X)分别代表充填料浆的屈服应力、黏度系数、泌水率和分层度模型；X=﹛x1,x2,…,xn﹜T代表充填料浆配比设计变量。（3）根据胶固粉胶凝材料和尾砂成本、充填料浆胶砂比以及料浆浓度，计算不同方案料浆成本，采用回归分析，建立充填料浆成本模型：CL=f7(X)；式中，CL代表充填料浆成本；f7(X)代表充填料浆成本模型。（4）根据阶段嗣后充填采矿法和料浆管道自流输送要求，确定胶结充填体7d、28d强度和料浆流动性与稳定性的设计指标：一步充填采矿法胶结充填体7d、28d强度设计指标[R7d]、[R28d]分别不小于1.0MPa和2.5MPa；泌水率设计指标[ML]不大于10%和分层度设计指标[FD]不大于3cm；（5）以充填料浆成本和充填料浆的流动性作为优化目标，以胶结充填体7d和28d强度的设计指标以及充填料浆的稳定性设计指标作为约束条件，建立充填料浆配比的多目标优化模型：优化目标函数：Min(λ1CL+λ2τ+λ3η)=Min[λ1f7(X)+λ2f3(X)+λ3f4(X)]；强度约束条件：R7d=f1(X)≥[R7d]；R28d=f2(X)≥[R28d]；稳定性约束条件：ML=f5(X)≤[ML]；FD=f6(X)≤[FD]；式中，λ1、λ2、λ3分别代表充填料浆成本、料浆屈服应力和黏度系数对优化目标影响程度的相对权值系数，0≤λ1≤1；0≤λ2≤1、0≤λ3≤1，λ1+λ2+λ3=1.0；分别代表胶结充填体7d、28d强度的设计指标；[ML]，[FD]分别代表充填料浆泌水率和分层度设计指标；（6）求解步骤（5）所述的多目标优化模型，即可得到用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化设计。本技术方案所产生的有益效果在于：该专利技术所公开的充填料浆配比优化方法，能够在满足胶结充填体强度要求和充填料浆稳定性的条件下，获得充填料浆成本最低和管道输送阻力最小的充填料浆优化配比，从而提高全尾砂充填采矿的经济效益和环保效益。并且可以根据不同选矿尾砂的物化特性以及采矿方法，制备满足充填法采矿的充填体强度要求和料浆流动性与稳定性要求的充填料浆。附图说明图1为本专利技术实施例1脱硫石膏的粒径分布曲线图；图2为本专利技术实施例1水泥熟料的粒径分布曲线图；图3为本专利技术实施例1矿渣微粉的粒径分布曲线图；图4为本专利技术实施例1全尾砂的粒径分布曲线图。具体实施方式为了更加清楚地说明本专利技术的优化方法与实施步骤，下面将结合实施例进行详细描述。一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法，其步骤包括：（1）以选矿尾砂作为充填骨料，以胶固粉作为胶凝材料，进行不同胶砂比、不同料浆浓度的胶结充填体7d、28d强度试验以及充填料浆的流变性和稳定性参数测试，获得胶结充填体7d、28d强度和充填料浆流变性、稳定性参数的试验结果；所述胶砂比为1:4~1:12；浆料浓度为60~66%。（2）采用二次多项式对步骤（1）的试验结果进行逐步回归分析，建立胶结充填体7d、28d强度和充填料浆的流变特性以及稳定性特性模型：胶结充填体强度模型：R7d=f1(X)；R28d=f2(X)；充填料浆流动性模型：τ=f3(X)；η=f4(X)；充填料浆稳定性模型：ML=f5(X)；FD=f6(X)；式中，R7d代表胶结充填体7d强度；R28d代表胶结充填体28d强度；f1(X)代表胶结充填体7d强度模型；f2(X)代表胶结充填体28d强度模型；τ、η、ML、FD分别代表充填料浆的屈服应力、黏度系数、泌水率和分层度；f3(X)、f4(X)、f5(X)、f6(X)分别代表充填料浆的屈服应力、黏度系数、泌水率和分层度模型；X=﹛x1,x2,…,xn﹜T代表充填料浆配比变量。（3）根据胶固粉胶凝材料和选矿尾砂的材料成本、充填料浆的胶砂比及料浆浓度，计算每一方案的充填料浆成本，建立充填料浆成本模型：CL=f7(X)；式中，CL代表充填料浆成本；f7(X)代表充填料浆成本模型。（4）根据阶段嗣后充填采矿法和料浆管道自流输送要求，确定胶结充填体7d、28d强度和料浆流动性与稳定性的设计指标：一步充填采矿法胶结充填体7d、28d强度设计指标[R7d]、[R28d]分别不小于1.0MPa和2.5MPa；泌水率设计指标[ML]不大于10%和分层度设计指标[FD]不大于3cm。（5）以充填料浆成本和充填料浆流动性为优化目标，以充填体7d和28d的设计强度和充填料浆的稳定性为约束条件，建立充填料浆配比多目标优化模型：优化目标函数：Min(λ1CL+λ2τ+λ3η)=Min[λ1f7(X)+λ2f3(X)+λ3f4(X)]；强度约束条件：R7d=f1(X)≥[R7d]；R28d=f2(X本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法，其特征在于，其步骤包括：/n（1）以尾砂作为充填骨料，以胶固粉作为胶凝材料与水混合，制备充填料浆，进行不同胶砂比、不同料浆浓度的胶结充填体7d、28d强度试验以及充填料浆的流变性和稳定性参数测试，由此获得胶结充填体7d、28d强度和充填料浆流变性、稳定性的试验结果；/n（2）采用二次多项式对步骤（1）的试验结果进行逐步回归分析，建立胶结充填体7d、28d强度和充填料浆的流变性与稳定性模型：/n胶结充填体强度模型：

【技术特征摘要】
1.一种用于嗣后充填法采矿的充填料浆配比优化方法，其特征在于，其步骤包括：
（1）以尾砂作为充填骨料，以胶固粉作为胶凝材料与水混合，制备充填料浆，进行不同胶砂比、不同料浆浓度的胶结充填体7d、28d强度试验以及充填料浆的流变性和稳定性参数测试，由此获得胶结充填体7d、28d强度和充填料浆流变性、稳定性的试验结果；
（2）采用二次多项式对步骤（1）的试验结果进行逐步回归分析，建立胶结充填体7d、28d强度和充填料浆的流变性与稳定性模型：
胶结充填体强度模型：R7d=f1(X)；R28d=f2(X)；
充填料浆流动性模型：τ=f3(X)；η=f4(X)；
充填料浆稳定性模型：ML=f5(X)；FD=f6(X)；
式中，R7d代表胶结充填体7d强度；R28d代表胶结充填体28d强度；f1(X)代表胶结充填体7d强度模型；f2(X)代表胶结充填体28d强度模型；

τ、η、ML、FD分别代表充填料浆的屈服应力、黏度系数、泌水率和分层度；f3(X)、f4(X)、f5(X)、f6(X)分别代表充填料浆的屈服应力模型、黏度系数模型、泌水率模型和分层度模型；

X=﹛x1,x2,…,xn﹜T代表充填料浆配比设计变量；
（3）根据胶固粉胶凝材料和尾砂的成本、胶砂比及料浆浓度，计算充填料浆的成本，建立充填料浆成本模型：CL=f7(X)；
式中，CL代表充填料浆成本；f7(X)代表充填料浆成本模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄笃学，温震江，杨晓炳，陈彦亭，巴蕾，郭斌，李胜辉，胡亚军，吴凡，高谦，
申请(专利权)人：河北钢铁集团矿业有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13