硬岩采场新型预应力膨胀支柱的研发及应用

摘要

针对硬岩采场原岩矿柱损失率高、传统人工矿柱无法有效接顶等难题,利用自主研制的膨胀材料水化反应后体积增大特性,研发一种新型预应力膨胀支柱;基于室内和现场工业试验,测定其膨胀力学性能和承载机制.试验结果表明,桶式膨胀装置(即膨胀支护动力源)在约束条件下,随着膨胀材料装填量的增加,其主动支撑力增加,且增幅逐渐加大;在全约束且满装膨胀材料的条件下,主动支撑力可达500 kN.预应力膨胀支柱具有架设周期短(约4 h)、主动支撑力大(约600 kN)的优点;在房柱法残留矿柱回收过程中,预应力膨胀支柱呈现出应变硬化承载特性,原岩矿柱的负载能够成功地转移至预应力膨胀支柱之上;在确保顶板安全的条件下,试验采场经济效益增加170万元.