上横山多层页岩矿床低强度相似材料试验模型研究

摘要

通过相似配比试验,研制不同砂胶比的低强度相似材料,分析了砂胶比和胶结材料中水泥含量对其物理和力学性质的影响及其变化规律.根据上横山多层页岩矿床赋存条件和相似模拟试验要求,确定了3个可行的、有效的相似材料配比,结合相似模拟条件构筑了多层页岩矿床相似材料模型.试验结果表明,相同砂胶比的低强度相似材料的密度、抗压强度、弹性模量和泊松比均随胶结材料中水泥含量的增加而增大;密度、孔隙率、弹性模量和泊松比在低砂胶比条件下具有更小的波动性.进一步研究发现,选择的低强度页岩相似材料实际相似常数与设计相似常数误差≤1.77％;利用数值模拟回采矿床矿柱的变形特征与相似模拟试验基本相似,应变变化幅度≤8.76％,试验模型在多层页岩矿床模型试验研究上具有一定的合理性.研究结果为有效的进行多层页岩矿床地下开采研究提供科学依据和试验基础.