一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法

摘要

本发明涉及一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法，属于矿山充填理论与技术领域。按如下步骤进行：构筑长方体料浆槽，均匀放置数个三联模具制作实验试样，按照与采场相同的水泥、尾砂配比和质量浓度制备充填料浆，并将其按计算的流速和流量通过下料漏斗向料浆槽中注入料浆槽。取出三联模具中的试样进行编号并放置于高低温养护箱进行养护，对试样进行测试，结合试块在料浆槽所处的位置绘制充填体强度与料浆流动方向长度的关系曲线。本发明对填充好的采场不会进行破坏测试强度结果与实际强度值误差小，便于重复试验验证，能够准确反应采场充填体强度分布规律，便于采场充填体的研究。

说明书

技术领域

本发明涉及一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法，属于矿山充填理论与技术领域。

背景技术

矿山充填体强度是充填体的重要力学参数，是采场充填体质量评价的重要指标之一。然而，充填料浆在嗣后充填采场流动过程中易发生离析分层，造成充填体强度分布呈明显不均匀性，严重影响充填体质量，威胁采场生产安全。目前，国内普遍采用地质钻孔按一定的养护龄期在已充填采场的不同位置钻取充填体芯，按照高径比为2:1制作试验试样，采用量程低于600kN的压力机测试其强度，研究其分布规律。然而，由于充填体强度受水的影响较为严重，而地质钻孔多采用湿式凿岩法来钻取充填体芯，同时钻具在钻取过程中对充填体芯会造成一定的损伤，导致测试的试样强度值与实际有较大的误差，影响采场充填体强度分布规律研究的准确性。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法，可以准确地获得不同水泥、尾砂配比和不同质量浓度（指固体质量百分比）的充填料浆在嗣后充填采场中的强度分布规律。

本发明采用的技术方案如下：

一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法，按如下步骤进行：

一种嗣后充填采场充填体强度分布规律测试方法，按如下步骤进行：

步骤一：构筑长方体料浆槽，其顶部开口，长度方向一侧采用钢筋网和土工布构筑，其余板面采用相同材料构筑，长度方向另一侧设置有下料漏斗；

步骤二：在料浆槽内放置数层三联模具，相邻层的三联模具间距相等，每层三联模具的排布形式一致；

步骤三：根据弗劳德相似准则结合采场充填料浆的流速和流量计算试验中料浆流入料浆槽的流速和流量，然后按照与采场相同的水泥、尾砂配比和质量浓度制备充填料浆，并将充填料浆按计算的流速和流量通过下料漏斗向料浆槽中注入；

步骤四：料浆注满料浆槽达到48小时以上，拆除料浆槽，取出料浆槽内放置的三联模具，刮去三联模具上部多余的充填体，脱去三联模具，将试块进行编号并放置于高低温养护箱进行养护，养护时间与采场养护时间相同；

步骤五：对养护后的试样进行测试，采用量程低于600kN的压力机对各试块的单轴抗压强度进行测试，得出该养护龄期下其抗压强度，结合试块在料浆槽所处的位置绘制充填体强度与料浆流动方向长度的关系曲线，进而得出该水泥、尾砂配比和该质量浓度的充填体在采场中的强度分布规律。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明对填充好的采场不会进行破坏，设计简单，测试强度结果与实际强度值误差小，准确性高，操作简单，便于重复试验验证，能够准确反应采场充填体强度分布规律，便于采场充填体稳定性研究。

本发明的优选方案是：

步骤三中，料浆流入料浆槽的流量和流速计算公式为：

a.料浆槽各边尺寸与采场对应各边尺寸的比例尺

上述公式中：

，，料浆槽长、宽、高尺寸，单位：m，

，，采场长、宽、高尺寸，单位：m，

b.料浆注入料浆槽的流速

上述公式中：

采场中充填料浆充填时的流速，单位：m/s；

c.料浆注入料浆槽的流量

采场中充填料浆充填时的流量，单位：L/min。

步骤二中，三联模具在料浆槽长度方向上放置9列成1行，该9列居中设置在料浆槽内，各列间距为30cm；在高度方向上放置4层，各层由下到上沿高度方向分别位于料浆槽高度的1/8、3/8、5/8、7/8位置。

步骤二中，三联模具开口方向与料浆流动方向相向设置，三联模具中的每一单元体分别呈槽钢式结构。

步骤四中，高低温养护箱中设定的温度和湿度与采场监测的温、湿度值相同。

步骤二中，三联模具上涂有机油。

步骤一中构筑的长方体料浆槽长3.0m，宽1.0m，高1.0m。

步骤一中选用的钢筋网网度为50mm×50mm、钢筋网丝直径为8mm。

步骤一中，其余板面采用厚度为5cm的钢板构筑。

相邻钢板间采用角钢连接并用密封胶密封，角钢与钢板之间采用焊接固定。

步骤二中，各个三联模具与料浆槽板面之间采用螺栓和螺母连接固定。

料浆槽板面和螺母之间设有垫片。

步骤一中，土工布位于料浆槽的内侧，钢筋网位于料浆槽的外侧，且土工布和钢筋网相邻设置。

附图说明

图1为本发明选用的料浆槽的俯视图。

图2为图1的A—A剖面图。

图3为图1的B—B剖面图。

图4为1/8水平充填体强度沿料浆流动方向上强度变化曲线。

图5为3/8水平充填体强度沿料浆流动方向上强度变化曲线。

图6为5/8水平充填体强度沿料浆流动方向上强度变化曲线。

图7为7/8水平充填体强度沿料浆流动方向上强度变化曲线。

图中：下料漏斗1，三联模具2，料浆槽3，螺栓4，垫板5，螺母6，土工布7，钢筋网8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式详述本发明：

实施例1

步骤一：构筑长方体料浆槽3，其顶部开口，长3.0m、宽1.0m、高1.0m。长度方向一侧设置有下料漏斗1，另一侧采用土工布和7钢筋网8构筑滤水挡墙，土工布在内侧，钢筋网在外侧，钢筋网的直径为8mm、网度为50mm×50mm，其余板面采用厚度为5cm的钢板构筑。

步骤二：在料浆槽3内放置涂抹机油的36套三联模具2，三联模具36在料浆槽3长度方向上放置9列成1行，该9列居中设置在料浆槽内（最左侧一列与最右侧的一列与料浆槽3的间距相等），各列间距为30cm；在高度方向上放置4层，各层由下到上沿高度方向分别位于料浆槽高度的1/8、3/8、5/8、7/8位置；三联模具2开口方向与料浆注入方向相向设置，三联模具2中的每一单元体分别呈槽钢式结构，且该三联模具中的三个单元体的底面排布于同一铅垂面上（所谓开口方向指得是与底面相对应的敞口端为开口方向）；三联模具2中的每一单独联为立方体结构（采用国标规范的70.7mm×70.7mm×70.7mm尺寸结构）。

每套三联模具2与料浆槽3的钢板之间采用螺栓4和螺母6连接固定，钢板和螺母6之间设有垫片5。

步骤三：根据弗劳德相似准则结合采场充填料浆的流速和流量计算试验中料浆流入料浆槽的流速和流量，然后按照与采场相同的水泥、尾砂配比和质量浓度（指固体质量百分比）制备充填料浆，并将其按计算的流速和流量通过下料漏斗向料浆槽中注入料浆槽。本实施例中按照水泥、尾砂配比为1:4、质量浓度（指固体质量百分比）为70%制备充填料浆，然后按照流速=0.5m/s、流量=0.54L/min由下料漏斗1注入料浆槽3内。

其中，料浆流入料浆槽的流量和流速计算公式为：

a.料浆槽各边尺寸与采场对应各边尺寸的比例尺

b.料浆注入料浆槽的流速

c.料浆注入料浆槽的流量

步骤四：料浆注满料浆槽3满足48小时后拆除料浆槽3，取出料浆槽3内放置的三联模具2，刮去三联模具2上部多余的充填体，脱去三联模具2，将试块进行编号并放置于高低温养护箱进行养护；高低温养护箱中设定的温度和湿度与采场计监测的温、湿度值相同，养护箱的温度11±2℃，湿度46%~50%。

步骤五：养护28天后采用WHY-600试验机测试各试块的单轴抗压强度，得出该养护龄期下其抗压强度，结合试块在料浆槽3所处的位置绘制充填体强度与料浆流动方向距离的关系曲线（见图4、5、6、7），进而得出该水泥、尾砂配比为1:4、质量浓度（指固体质量百分比）为70%充填料浆在采场中的强度分布规律。