基于响应面法的膨胀性充填体强度演化规律及配比优化

摘要

针对某铁矿采场充填接顶率低和接顶效果差的问题，通过添加复合膨胀剂可实现采场主动接顶.采用响应面法，借助Design-Expert软件中的Box-Behnken design （BBD）方法，开展了膨胀性充填体强度配比试验，研究了料浆质量分数、胶固粉质量分数和复合膨胀剂质量分数对膨胀性充填体抗压强度的影响规律.结果表明，单一因素及各因素间交互作用对膨胀性充填体抗压强度均有显著影响，其中胶固粉质量分数影响最大，复合膨胀剂质量分数次之，料浆质量分数最小；料浆质量分数与胶固粉质量分数的交互作用对充填体的早、中期抗压强度影响最为显著，胶固粉质量分数与复合膨胀剂质量分数的交互作用对充填体的后期抗压强度影响最为显著.通过目标规划法确定了膨胀性充填体最优配比：料浆质量分数为69%，胶固粉质量分数为10%，复合膨胀剂质量分数为3×10^–4.利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析发现，复合膨胀剂可使充填体的内部结构疏松而引起膨胀，提高充填接顶率.

关键词

复合膨胀剂 / 响应面法 / 抗压强度 / 配比优化 / 微观结构

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52130404)