[发明专利]充填胶凝材料制备方法

说明书

本发明公开了一种充填胶凝材料制备方法，包括以下步骤：制备由不同配比的多种固体废料形成的充填胶凝材料；对不同配比的固体废料形成的充填胶凝材料分别进行抗压强度试验；以每种固体废料的占比为自变量，以充填胶凝材料的抗压强度值为因变量，拟合建立抗压强度和固体废料占比之间的函数模型；建立充填胶凝材料的成本优化模型；确定成本优化模型的约束条件，在约束条件中，函数模型满足充填胶凝材料的抗压强度要求值；利用约束条件对成本优化模型求解，并获得满足抗压强度要求值且成本最小的充填胶凝材料的最优固体废料配比。本发明的充填胶凝材料制备方法制备的充填胶凝材料在满足强度要求的同时兼具较低的成本。

技术领域

本发明涉及矿山充填材料制备技术领域，具体地，涉及一种充填胶凝材料制备方法。

背景技术

充填开采是一种在开采作业的同时用充填材料对采空区进行充填的开采方法。相关技术中，充填材料主要为硅酸盐水泥，充填开采的成本较高，限制了充填采矿技术的推广应用。

为了降低充填开采的成本，相关技术中也有利用具有潜在火山灰质活性的固体废弃物(高炉水淬渣、粉煤灰、赤泥、飞灰、转炉钢渣等)开发充填胶凝材料的研究，但是，这些固体废弃物均属工业副产品，性质不尽相同，很难采用统一的配比制备充填胶凝材料，在获取配比之前，不仅试验工作量较大，还存在忽略胶凝材料成本的问题，未对充填胶凝材料的性能与成本进行统筹研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种充填胶凝材料制备方法，该充填胶凝材料制备方法减轻了制备工作量，且制备的充填胶凝材料在满足强度要求的同时兼具较低的成本。

根据本发明实施例的充填胶凝材料制备方法包括以下步骤：

制备由不同配比的多种固体废料形成的充填胶凝材料；

对不同配比的固体废料形成的充填胶凝材料分别进行抗压强度试验；

以每种固体废料的占比为自变量，以所述充填胶凝材料的抗压强度值为因变量，拟合建立不同龄期的充填胶凝材料的抗压强度和对应的每种固体废料在充填胶凝材料中的占比之间的函数模型；

建立所述充填胶凝材料的成本优化模型；

确定所述成本优化模型的约束条件，在所述约束条件中，所述函数模型满足所述充填胶凝材料的抗压强度要求值；

利用所述约束条件对所述成本优化模型求解，并获得满足所述抗压强度要求值且成本最小的所述充填胶凝材料的最优固体废料配比。

根据本发明实施例的充填胶凝材料制备方法，减轻了制备工作量，且制备的充填胶凝材料在满足强度要求的同时兼具较低的成本。

在一些实施例中，所述函数模型为：

其中，k为充填胶凝材料的龄期；F_k为充填胶凝材料在标准条件下养护k龄期的抗压强度；为第n种固体废料在充填胶凝材料中的占比。

在一些实施例中，所述成本优化模型为：

其中，a_n为固体废料n的单价；为设定单位充填胶凝材料中固体废料n的质量。

在一些实施例中，所述约束条件为：

其中，为第n种固体废料在充填胶凝材料中的占比下限；为第n种固体废料在充填胶凝材料中的占比上限；F_k为充填胶凝材料在标准条件下养护k龄期的抗压强度；G_k为k龄期抗压强度要求值。