[发明专利]大水矿山抗水稳定性全固废充填材料配比优化方法

权利要求书

1.一种大水矿山抗水稳定性全固废充填材料配比优化方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

S1、对固废材料进行干燥和粉磨处理，得到若干不同配比的混合粉体；所述混合粉体包括磷石膏和高炉矿渣；

S2、对S1得到的所有混合粉体进行充填体强度试验和抗水性能试验，得到不同配比的混合粉体的充填体强度试验结果和抗水性能试验结果；

S3、根据S2得到的充填体强度试验结果和抗水性能试验结果建立充填体强度数学模型和抗水稳定性数学模型；

S4、以充填材料成本为优化目标，以S3得到的充填体强度数学模型和抗水稳定性数学模型为约束条件，建立全固废充填材料配比优化模型；

S5、求解S4得到的全固废充填材料配比优化模型，得到全固废充填材料的优化配比；

所述抗水性能试验及抗水性能试验结果的获得方式包括：制备两组充填体试块，分别置于水中和养护箱中养护；测试两组充填体试块的单轴抗压强度，将两种养护条件下充填体试块的单轴抗压强度之比作为该混合粉体抗水性能试验结果；

步骤S3中：

采用二次多项式对充填体强度试验结果进行回归分析，建立胶结充填体7d和28d强度的数学模型；

采用二次多项式对抗水性能试验结果进行回归分析，建立28d充填体的抗水稳定性数学模型；

所述胶结充填体7d和28d强度的数学模型为：

R_7d＝f₁(x₁,x₂,...,x_n)、R_28d＝f₂(x₁,x₂,...,x_n)；

其中，R_7d、R_28d代表充填体7d、28d强度；x₁,x₂,...,x_n代表全固废充填材料配比；f₁、f₂代表充填体7d、28d强度与固废物掺加量的关系函数；

所述抗水稳定性数学模型为：

K_28d＝f₃(x₁,x₂,...,x_n)

其中，K_28d代表养护28d充填体抗水稳定性系数，x₁,x₂,...,x_n代表全固废充填材料配比，f₃代表28d充填体抗水稳定性系数与固废物掺加量的关系函数；

步骤S4中所述全固废充填材料配比优化模型包括：

优化目标：MinC_T＝Min f_c(x₁,x₂,...,x_n)；

约束条件：R_7d＝f₁(x₁,x₂,...,x_n)≥[R_7d]

R_28d＝f₂(x₁,x₂,...,x_n)≥[R_28d]

K_28d＝f₃(x₁,x₂,...,x_n)[K_28d]；

其中，C_T代表全固废充填材料成本，f_c(x₁,x₂,...,x_n)为充填材料成本函数；

[R_7d]、[R_28d]代表充填体7d、28d强度的设计值，[K_28d]代表28d充填体抗水稳定性系数的设计值。

2.根据权利要求1所述的大水矿山抗水稳定性全固废充填材料配比优化方法，其特征在于，所述磷石膏的参数要求包括：P₂O₅≤5％、含水率≤3％、MgO≤3％和比表面积≥200m²/kg。