[发明专利]一种优化充填料配比的方法

说明书

本发明涉及一种优化充填料配比的方法，属于充填采矿技术领域。本发明基于NSGA‑Ⅱ算法思想，对充填料配比进行优选搜索，限定好充填料配比各参数的取值范围。设置群体规模、计算代数、交叉概率、变异概率等遗传参数。设定预配置的充填体强度值，可优选搜索得到一个含有若干组解的非支配解集。最后，结合矿山输送条件，选出满足采矿方法对充填体强度要求，同时满足矿山输送条件，且成本最低的一组解作为充填料配比参数。该方法可以减少实验次数，迅速推荐出满足不同充填体性能要求的配比参数，同时能降低充填成本，易于推广应用。

技术领域

本发明属于充填采矿技术领域，具体涉及一种优化充填料配比的方法。

背景技术

对于充填采矿法来说，矿产资源能否在确保安全的前提下实现最大限度地回收，关键在于充填料浆的质量，而充填料浆质量取决于充填材料和充填技术参数。充填料浆的质量包括料浆的流动性和固结后的强度，即料浆的管道输送性能和充填体的强度。充填成本是矿山才出矿石成本中暂用较高的一项，在控制充填总成本的前提下，选择合理的料浆配比，可以有效地保证充填体强度，满足回采工艺要求。因此，确定合理的充填料浆配比是保证安全、高效经济回采的重要前提。选择合理的料浆配比，一般通过实验室全面配比实验，测得不同配比参数下充填体的性能，进而推荐满足采矿方法强度要求的配比参数，但全面实验工作量大且容易受人为操作等因素干扰，在实际生产应用中具有一定的局限性。为减少实验次数，推荐满足不同充填体性能要求配比参数，近年来，业内学者对于充填体性能预测进行了多方面研究，提出了多元非线性回归分析、神经网络预测等充填料性能预测方法，取的了一定成果。但预测误差还是偏大，特别是多元非线性回归，无法对充填料配比设计起到有效的指导作用。因此如何克服现有技术的不足是目前充填料配比优化设计技术领域亟需解决的问题。

现有的胶结充填体强度模型：

Mitchell&Wong强度模型：

式(Ⅰ)中：

σ_x——非侧限抗压强度(KPa)；

n——孔隙率；

——水灰比；

C——胶结剂含量

a——经验常数(1.1～1.7)；

b——回归系数

K₁、K₂——经验常数

模型中尚未考虑灰沙比、浓度等因素对强度的影响，且公式右边存在不可去量纲kg，回归拟合结果kg的实数次方也无法赋予实际的物理意义。这些不足极大地制约了该模型的适用范围，故仍需进一步改进。

Swan强度模型

式(Ⅱ)中：

——胶结剂的体积含量；

d_avg——充填料中骨料颗粒间的自由距离；

a_p——在一定的水灰比时，骨料的表面积。

在已知充填料的粒径级配、孔隙率和胶结剂体积含量的情况下，通过计算a_p和d_avg来预测胶结体单轴抗压强度。查阅相关文献可知，该模型对分级尾砂膏体的强度计算是比较可靠的，但是这两个参数在实际中的计算是比较困难的，并且模型中考虑因素有限，不能全面反映各因素对强度的影响。因此，该模型对充填体强度的预测计算并不实用。

Arioglu强度模型：

σ_c＝Aa^-n，E＝Bσ_c+D， 式(Ⅲ)；