基于NSGA-Ⅱ算法的废石及尾砂混合充填料配比优化

为了提高高峰矿尾砂充填体强度和解决井下废石利用问题,开展高峰矿废石及尾砂混合充填材料的最优配比研究,设计了四因素四水平的正交试验,采用极差分析获得了影响充填体强度、料浆泌水率和料浆坍落度的主次因素,得到初步满足矿山要求的配比:料浆浓度为83%,灰砂比为0.25,废尾比为1.5,泵送剂添加量为0.5%。根据正交试验数据建立了28 d充填体强度、料浆泌水率和坍落度的二次多项式回归模型,基于NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,获得最优充填料浆配比。研究结果表明:灰砂比对充填体强度影响最大,料浆浓度和废尾比次之,泵送剂影响最小;灰砂比对料浆泌水率有明显的控制作用,废尾比和料浆浓度次之,泵送剂作用最小;料浆浓度对坍落度影响最大,泵送剂和灰砂比影响次之,废尾比影响最小;多目标优化后的配比:料浆浓度为82.989%,灰砂比为0.240,废尾比为1.419,泵送剂添加量为0.537%,优化后的配比方案所需充填材料成本相比正交试验确定的方案成本下降了2.9%。

高峰矿废石和尾砂混合充填沉降试验研究

为了获得高峰矿废石和全尾砂料浆混合充填体的沉降规律,开展了二者混合充填体沉降试验,采用相似模型模拟井下采空区充填料浆淋灌情况,对废石和66%质量浓度的尾砂料浆混合充填体不同时间的沉降量进行拟合与分析。结果表明:混合充填体的沉降量与时间呈现出指数递减的规律,充填体在10 h后基本固结。通过不同位置监测点的沉降量分析发现,充填体的沉降量呈现出中间较大,边缘较小的现象。因此,在充填料浆淋灌过程中,对于靠近围岩和矿柱的区域,可以适当增加淋灌的时间,以使充填体各个位置的沉降趋于一致性,提高充填效果。