[发明专利]一种基于颗粒堆积密度的充填骨料级配优化方法

说明书

本发明公开了一种基于颗粒堆积密度的充填骨料级配优化方法，属于矿山充填领域，解决了高浓度充填技术料浆流动性差、管道磨损严重、堵管的问题。该方法包括以下步骤：明确充填骨料W粒度分布情况，绘制W粒度分布曲线；确定W筛分区间，设计五种不同类型的骨料粒度分布函数，计算其在不同粒径区间内骨料的含量；配骨料M₁、M₂、M₃、M₄和M₅，测试骨料W、M₁、M₂、M₃、M₄和M₅的堆积密度，确定堆积密度最大骨料M_k的粒度分布类型；调节骨料W的粒度分布，使其与骨料M_k粒度分布基本一致。本发明可对不同矿山的不同类型充填骨料进行级配优化，级配优化之后，料浆的初始剪切力减小，坍落度增大，流动性能得到改善。

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，尤其涉及一种基于颗粒堆积密度的充填骨料级配优化方法。

背景技术

矿山运用充填采矿技术，将地表尾矿(充填骨料)与胶凝材料、水按一定比例混合，充填到地下采空区内，不仅能够防治地表沉降、塌陷，而且可以缓解地表尾矿库容压力，防止尾矿库溃坝事故，同时减少了尾矿对地表环境的污染，另外，地下的充填体可以有效管理地压，提高矿石回收率，降低贫化率。因此，可以说运用充填采矿技术“一举多得”。

经过几十年发展，充填采矿技术得到了长足发展，从干式充填、水砂充填、分级尾砂充填，至现阶段的全尾砂高浓度充填和膏体充填。充填浓度进一步提高，输送阻力也明显增加，随之产生料浆流动性差、管道磨损严重、堵管等系列问题，严重制约了高浓度充填采矿技术的应用与发展。

发明内容

本发明针对高浓度充填技术存在上述问题，考虑到不同矿山充填骨料类型、粒度分布、颗粒形状千差万别，本发明以充填骨料的级配为切入点，发明了一种基于颗粒堆积密度的充填骨料级配优化方法，通过优化充填骨料的粒度分布，来改善高浓度充填料浆的流动性，降低充填管道磨损，该方法应用灵活，适用性强，可以有效地优化充填骨料粒度分布。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于颗粒堆积密度的充填骨料级配优化方法，包括以下步骤：

步骤一：明确充填骨料W粒度分布情况，绘制充填骨料W粒度分布曲线；

步骤二：确定充填骨料W筛分区间，将充填骨料W筛分为不同粒径区间(0，x₁)，(x₁，x₂)，(x₂，x₃)…(x_n-1，x_n)和(x_n，m)，共计n+1份；

其中，x₁x₂...x_n-1x_nm；x₁，x₂…x_n为筛孔尺寸；

n为正整数；

m为充填骨料W最大粒径；

步骤三：设计a、b、c、d、e五种不同类型的骨料粒度分布函数，其中0xm，a、b、c、d、e五种不同类型的骨料粒度分布函数为线性函数或非线性函数；

步骤四：通过积分计算求得a、b、c、d、e五种类型粒度分布函数在不同粒径区间(0，x₁)，(x₁，x₂)，(x₂，x₃)…(x_n-1，x_n)和(x_n，m)内骨料的含量，计算公式如下：