本专利申请属于冶金矿山充填采矿，更具体地说，是涉及提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法。
背景技术：
1、在“双碳”背景下，充填采矿法以综合利用尾矿资源、减少尾矿库堆积、有效控制管理地压、防止地表沉降及提高矿石回采率等多方面优势而被推广普及。充填工艺中，料浆流动性强弱是影响充填接顶质量和充填效率的关键因素，尤其是高阶段充填采场，采场内充填料浆流动沉降直接关系到充填体的强度和充填接顶效果，对二步采场安全开采有着重大影响。当充填料浆在采场内流动沉降较为均匀时，充填体的强度分布合理，整体承载能力平衡性强，采场能够保持稳定状态；当料浆流动性差或沉降速度快时，固相颗粒无法到达距离采场料浆入口较远位置处，使得采场内料浆固相颗粒淤积于入口处，造成充填体沿采场长度或宽度方向上接顶率低从而导致其强度分布极为不均的问题。因此，探究提高高阶段采场充填接顶率的充填料浆入口优化方法，进而提高充填质量和充填效率，对于保障安全开采具有非常重要的现实意义。
2、现有技术中，学者史采星等通过进行料浆流动相似模拟试验，揭示了采场内充填料浆的流动规律，结果显示采场内充填料浆粒径分布沿流动方向呈现增加后降低的变化特征。汤丽等针对充填料浆流入采场后无法接顶的问题，对充填料浆输送至采空区后的流动特性开展了试验分析，探讨了提高充填接顶率的充填管路布置、充填次数及采场尺寸等参数。卢宏建等基于三维立体相似模拟理论模型，对充填料浆的流动性开展了探究，认为充填料浆的流动分布分为粗骨料、细骨料及流砂区，且强度呈减小-增加-减小“s”型分布，研究结果为矿山充填开采的充填料浆入口优化与顺利实施提供了理论依据。
3、综合以上研究表明，目前针对充填料浆流动沉降的研究大多为现场试验或相似模拟，但由于料浆具有浑浊度高、分辨率低的特征，难以准确分析采场内料浆固相颗粒的流动与沉降行为，导致在短时间内采用物理实验方法探究充填料浆流动或沉积过程的颗粒分布特征的可行性较低，难度较大。
技术实现思路
1、本发明需要解决的技术问题是提供一种提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，将采场内充填料浆流动过程看作输送载体将固相颗粒运送至采空区各个位置的过程，以颗粒运移角度对充填料浆的流动沉降特征展开探讨，更为直观的揭示采场内料浆流动规律，在此基础上对不同采场长度下料浆入口数量和位置进行优化，为高阶段采场充填质量和接顶效果提供理论指导。
2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
3、提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，包括如下步骤：
4、第一步，采场内充填料浆流动沉降理论分析。以非限定界限充填料浆流动模型与基于润滑理论的充填料浆沉降模型为理论依据，分析充填料浆在采场内的流动沉降特征，揭示其沉降机理。
5、第二步，高阶段采场充填料浆流动沉降规律数值模拟研究。利用comsolmultiphysics数值模拟分析软件，建立高阶段采场充填模型，分析并获得采场内充填料浆的流动过程以及料浆内固相颗粒分布特征。
6、第三步，高阶段充填采场充填料浆入口数量及位置数值模拟优化。建立采场长度分别为20～90m，宽度为10～15m，高度为30～60m的采场模型，采用1∶10比例(也就是数值模拟长宽高分别为实际尺寸的十分之一，当然还可以是其他比例)建立数值模拟模型，以采场内料浆的分布沉积高度及固相颗粒分布情况为分析指标，对不同采场长度下充填料浆入料口数量(1个～3个)分别进行数值模拟分析，最终优选出可提高充填接顶效果的不同采场长度下适宜的充填料浆入料口数量及位置。
7、由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：
8、本发明在综合分析非限定界限充填料浆流动模型与润滑理论充填料浆沉降模型的基础上，利用数值模拟软件建立了高阶段采场充填模型，将采场内充填料浆流动过程看作输送载体将固相颗粒运送至采空区各个位置的过程，以颗粒运移角度对充填料浆的流动沉降特征展开分析，更为直观的揭示了采场内料浆流动规律，分析结果更贴合实际。同时在此基础上对不同采场长度下料浆入口数量和位置进行了数值模拟和进一步优化，并进行了模拟验证，验证结果表明其优化结果具有较强的工程实际指导意义。本发明的方法可以提高高阶段采场充填质量和充填接顶效果，并指导矿山安全生产。
1.提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，s1中具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，充填料浆的流动沉降所受的影响因素包括但不限于尾砂级配、灰砂比、质量浓度、充填料浆入口数量。
4.根据权利要求1所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，s2中具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，s22中“充填料浆固相颗粒分布及沉积高度特征分析、充填料浆固相颗粒z轴沉降速度特征分析、充填料浆固相颗粒x轴沉降速度特征分析”具体是指：
6.根据权利要求1所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，s3中，充填料浆入料口数量为1个～3个，“进行数值模拟分析”具体包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的提高充填接顶率的充填料浆流动沉降规律分析及参数优化方法，其特征在于，s3中，数值模拟模型的长度、宽度、高度分别为实际尺寸的十分之一。
