深井开采充填体抗压强度试验研究
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ＩＳ Ｓ Ｎ １ ７１—２ ０ ６ ９０ ＣＮ — １ ４７ ４３ ３ ／ＴＤ
采矿技术
第ｌ ０卷
第 ２期
２１ ０ ０年 ３月
Ｍ ａ ．２０１ ｒ ０
Ｍ ｉ ｉ ｃｈ ｏｏｇ ｎｎｇ Ｔｅ ｎ ｌ ｙ，Ｖｏ ．１ ， １ ０ Ｎｏ． ２深 井 开 采 充 填 源自 抗 压 强 度 试 验 研 究
关 键词 ： 填体 ； 压 强度 ； 充 抗 分级尾 砂 ； 强度 试验
金川 矿 区处 于高地 应力 区 ， 体埋 藏深 、 矿 岩体 破 碎 、 采条 件极差 ， 开 采用 的下 向进路 胶 结充填 采矿 法 开 采 ， 填体 的稳 定性 和 回采 区 域 的地 压 控 制 一 直 充 是 金川镍 矿在 开采 过程 中所 遇到 的难题 。根 据金 川 矿 区深部 开采 技术 条件 ， 选择 典型 采场 现场取 样 ， 并 在 室 内对 不 同材 料 充 填 体 进 行 了单 轴 抗 压 强 度试 验， 在试 验 的基础上 ， 研究 了不 同材 料充 填体 的力 学
图 ２所 示 。
２ ８ｄ的高 浓 度 砂 浆 充 填 试 块 和 分 级 尾 砂 膏 体 充 填
试块 的单轴 抗压 强度 。为使 试 验试件 误差 降低 到最 低 ， 常温 下 ， 相 关 配 比要 求 ， 确 秤 量 了各 种 充 在 按 准
填材料 后 ， 拌均 匀 ， ７ ． ｍ × ０ ７ｍｍ × ０ ７ 搅 用 ０ ７ｍ ７ ． ７ ．
由图 １和 图 ２可 以分别 得到高 浓度砂 浆 充填材 料和分 级尾 砂 膏体 充 填 材 料 的 最 大 载荷 （ ， Ｐ） 以及
达到最 大 载荷 时 的最 大 位 移 （ ） 进 步 可 以计 算 得 Ｓ，
到分级 尾砂 膏体 充填材 料 的抗压 强度 （ｒ） 见 表 １ ｏ ， 。
采
矿
技
术
２ １ ，０ ２ ００ １ （ ）
强度也 是分级 尾 砂 膏体 泵 送胶 结 充 填 材料 的 １２ ．９
３ ５ ３ ０
一
倍， 两种试 件破坏 时 的最 大位移基本 相 同。
性能。
在试 验 前 ， 定 了试 块 表 面最 为 平整 的 两个 面 选
为加载平 面 ， 验 开始后 ， 试 将试 块放 在试验 机加 载平 面中心 ， 尽量保 证 受 力均 匀 ， 因为 试 块 高度 较 小 ， 所
以在加载 过程 中用 一 圆 形垫 片辅 助试 验 ， 保证 试 验 的正常 进 行 。试 验 过 程 中 ， 定 加 载 速 率 为 ０ ５ 设 ．
度为 ９ ％ ±１ ） ｌ ％ 下养 护 ２ ， ８ｄ 然后 进 行相 关 的力 学
试验
对 比表 １ 结果 可 知 ， 浓 度砂 浆 充 填 材料 的 的 高 抗 压强 度大 于分 级尾 砂 膏 体 充 填材 料 的抗 压强 度 ，
高浓度 砂浆 充填材 料 的平均 最大载 荷是 分级尾 砂膏 体 充填 材料平 均最 大载 荷 的 １ ２ ．９倍 ， 平均 最大抗 压
摘
要： 结合金 川矿 区深 井开 采复 杂条件 ， 选取 典 型 区域 进行 充填体 现场取 样 。确 定 了充
填体抗 压试 验方 案 ， 选择 Ｉ Ｓ Ｒ Ｎ ３ ６电液压 伺服 材料 试验机 分 别对 高浓度砂 浆 充 填材 Ｎ Ｔ Ｏ １４ 料 和 分级尾 砂 膏体 充填材料 试件 进行 了抗 压 试验 。研 究表 明 ， 高浓度 砂 浆 充填 材 料 的最 大载荷 和最 大抗 压强 度均 大 于分级尾 砂 膏体 充填 材料 的相 应值 ， 两种 试 件破 坏 时的 最 大 位 移基 本相 同， 究 结果 为矿 山制 定 不 同采场 充填体 选择 方案提 供 了重要 的依据 。 研
黄 恒 刘 晓 明 ， ， 倪
（ ． 南万 源评估 咨 询有 限公 司 ， 湖 南 长沙 １湖
彬
７０ ０ ） １０ ２
４ ０ １ ；． １０ ２ 中南大 学资 源与 安全 工程学 院 ， １
湖南 长 沙 ４ ０８ ；． １０３ ３ 西安 有色 冶金设 计研 究 院 ， 陕西 西安
表 １ 不 同 材料 的 充填 体 抗压 强度 单 位 ：ＩＩ ／Ｐ！ Ｖ
ｍ 的标准水 泥砂 浆三 联 试模 浇注 制 作试 件 。 制作 ｍ
高浓度 砂浆 自流充 填试 件 （ ） 分 级尾 砂 膏 体泵 送 Ｓ和
胶结 充填试 件 （ 各 ３个 。 Ｇ）
所有试件在浇 注完成后 ， 即放 入 Ｓ Ｂ ～４ Ｂ Ｈ Ｙ ０ 型数控 水 泥砼标 准 养 护 箱 中 ， 护 ２ 养 ４ ｈ后 ， 试 件 待 凝 固有 一定 强度后 拆 模 ， 件 脱 模 后 放在 标 准 养 护 试 箱 中。在标 准养 护条 件 （ 温度 为 ２ ￣ ０Ｃ±１ 相对 湿 ｏ Ｃ，
试件 的抗 压强度 采用 轴心 受压 形式 。 根据 材料 特性 及 试验 方 案 ， 择 Ｉ Ｓ Ｒ Ｎ１４ 选 Ｎ Ｔ Ｏ ３６
２ 试验结果分析
通过 试 验 ， 获得 了高 浓度 砂 浆 自流 充 填试 块 和
分级尾 砂 膏 体 泵送 胶 结 充 填 试 块 的 载 荷 一位 移 曲
ａ ａ ， ｒ ｒ ｎ 加载 初期 试块 表 面无 明显 变 化 ， ｍ／ ｉ 当数 据 监 控装 置显 示载荷 达 到最大 ， 开始 下降 时 ， 试块 表 面出 现裂 纹 ， 块开始 破碎 ， 试 已经发生 破坏 。
１ 抗压试验
本 次试 验 技术 评 价 指标 为 单 轴抗 压 强度 ， 受检
线 ， 得 了试块破 坏 的最 大 载荷 和 破 坏 时 的最 大位 获
移 。其 中高浓度 砂浆充 填材 料载 荷 一位移 曲线如 图
电液压伺 服材料 试验 机完成 不 同材料 充填 体抗 压试
验 。按照 试验加 载 方 式 和要 求 ， 分别 测 定 了 龄期 为
１ 示 ， 级 尾 砂 膏体 充 填 材 料载 荷 一位 移 曲 线 如 所 分
采矿技术
第ｌ ０卷
第 ２期
２１ ０ ０年 ３月
Ｍ ａ ．２０１ ｒ ０
Ｍ ｉ ｉ ｃｈ ｏｏｇ ｎｎｇ Ｔｅ ｎ ｌ ｙ，Ｖｏ ．１ ， １ ０ Ｎｏ． ２深 井 开 采 充 填 源自 抗 压 强 度 试 验 研 究
关 键词 ： 填体 ； 压 强度 ； 充 抗 分级尾 砂 ； 强度 试验
金川 矿 区处 于高地 应力 区 ， 体埋 藏深 、 矿 岩体 破 碎 、 采条 件极差 ， 开 采用 的下 向进路 胶 结充填 采矿 法 开 采 ， 填体 的稳 定性 和 回采 区 域 的地 压 控 制 一 直 充 是 金川镍 矿在 开采 过程 中所 遇到 的难题 。根 据金 川 矿 区深部 开采 技术 条件 ， 选择 典型 采场 现场取 样 ， 并 在 室 内对 不 同材 料 充 填 体 进 行 了单 轴 抗 压 强 度试 验， 在试 验 的基础上 ， 研究 了不 同材 料充 填体 的力 学
图 ２所 示 。
２ ８ｄ的高 浓 度 砂 浆 充 填 试 块 和 分 级 尾 砂 膏 体 充 填
试块 的单轴 抗压 强度 。为使 试 验试件 误差 降低 到最 低 ， 常温 下 ， 相 关 配 比要 求 ， 确 秤 量 了各 种 充 在 按 准
填材料 后 ， 拌均 匀 ， ７ ． ｍ × ０ ７ｍｍ × ０ ７ 搅 用 ０ ７ｍ ７ ． ７ ．
由图 １和 图 ２可 以分别 得到高 浓度砂 浆 充填材 料和分 级尾 砂 膏体 充 填 材 料 的 最 大 载荷 （ ， Ｐ） 以及
达到最 大 载荷 时 的最 大 位 移 （ ） 进 步 可 以计 算 得 Ｓ，
到分级 尾砂 膏体 充填材 料 的抗压 强度 （ｒ） 见 表 １ ｏ ， 。
采
矿
技
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２ １ ，０ ２ ００ １ （ ）
强度也 是分级 尾 砂 膏体 泵 送胶 结 充 填 材料 的 １２ ．９
３ ５ ３ ０
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倍， 两种试 件破坏 时 的最 大位移基本 相 同。
性能。
在试 验 前 ， 定 了试 块 表 面最 为 平整 的 两个 面 选
为加载平 面 ， 验 开始后 ， 试 将试 块放 在试验 机加 载平 面中心 ， 尽量保 证 受 力均 匀 ， 因为 试 块 高度 较 小 ， 所
以在加载 过程 中用 一 圆 形垫 片辅 助试 验 ， 保证 试 验 的正常 进 行 。试 验 过 程 中 ， 定 加 载 速 率 为 ０ ５ 设 ．
度为 ９ ％ ±１ ） ｌ ％ 下养 护 ２ ， ８ｄ 然后 进 行相 关 的力 学
试验
对 比表 １ 结果 可 知 ， 浓 度砂 浆 充 填 材料 的 的 高 抗 压强 度大 于分 级尾 砂 膏 体 充 填材 料 的抗 压强 度 ，
高浓度 砂浆 充填材 料 的平均 最大载 荷是 分级尾 砂膏 体 充填 材料平 均最 大载 荷 的 １ ２ ．９倍 ， 平均 最大抗 压
摘
要： 结合金 川矿 区深 井开 采复 杂条件 ， 选取 典 型 区域 进行 充填体 现场取 样 。确 定 了充
填体抗 压试 验方 案 ， 选择 Ｉ Ｓ Ｒ Ｎ ３ ６电液压 伺服 材料 试验机 分 别对 高浓度砂 浆 充 填材 Ｎ Ｔ Ｏ １４ 料 和 分级尾 砂 膏体 充填材料 试件 进行 了抗 压 试验 。研 究表 明 ， 高浓度 砂 浆 充填 材 料 的最 大载荷 和最 大抗 压强 度均 大 于分级尾 砂 膏体 充填 材料 的相 应值 ， 两种 试 件破 坏 时的 最 大 位 移基 本相 同， 究 结果 为矿 山制 定 不 同采场 充填体 选择 方案提 供 了重要 的依据 。 研
黄 恒 刘 晓 明 ， ， 倪
（ ． 南万 源评估 咨 询有 限公 司 ， 湖 南 长沙 １湖
彬
７０ ０ ） １０ ２
４ ０ １ ；． １０ ２ 中南大 学资 源与 安全 工程学 院 ， １
湖南 长 沙 ４ ０８ ；． １０３ ３ 西安 有色 冶金设 计研 究 院 ， 陕西 西安
表 １ 不 同 材料 的 充填 体 抗压 强度 单 位 ：ＩＩ ／Ｐ！ Ｖ
ｍ 的标准水 泥砂 浆三 联 试模 浇注 制 作试 件 。 制作 ｍ
高浓度 砂浆 自流充 填试 件 （ ） 分 级尾 砂 膏 体泵 送 Ｓ和
胶结 充填试 件 （ 各 ３个 。 Ｇ）
所有试件在浇 注完成后 ， 即放 入 Ｓ Ｂ ～４ Ｂ Ｈ Ｙ ０ 型数控 水 泥砼标 准 养 护 箱 中 ， 护 ２ 养 ４ ｈ后 ， 试 件 待 凝 固有 一定 强度后 拆 模 ， 件 脱 模 后 放在 标 准 养 护 试 箱 中。在标 准养 护条 件 （ 温度 为 ２ ￣ ０Ｃ±１ 相对 湿 ｏ Ｃ，
试件 的抗 压强度 采用 轴心 受压 形式 。 根据 材料 特性 及 试验 方 案 ， 择 Ｉ Ｓ Ｒ Ｎ１４ 选 Ｎ Ｔ Ｏ ３６
２ 试验结果分析
通过 试 验 ， 获得 了高 浓度 砂 浆 自流 充 填试 块 和
分级尾 砂 膏 体 泵送 胶 结 充 填 试 块 的 载 荷 一位 移 曲
ａ ａ ， ｒ ｒ ｎ 加载 初期 试块 表 面无 明显 变 化 ， ｍ／ ｉ 当数 据 监 控装 置显 示载荷 达 到最大 ， 开始 下降 时 ， 试块 表 面出 现裂 纹 ， 块开始 破碎 ， 试 已经发生 破坏 。
１ 抗压试验
本 次试 验 技术 评 价 指标 为 单 轴抗 压 强度 ， 受检
线 ， 得 了试块破 坏 的最 大 载荷 和 破 坏 时 的最 大位 获
移 。其 中高浓度 砂浆充 填材 料载 荷 一位移 曲线如 图
电液压伺 服材料 试验 机完成 不 同材料 充填 体抗 压试
验 。按照 试验加 载 方 式 和要 求 ， 分别 测 定 了 龄期 为
１ 示 ， 级 尾 砂 膏体 充 填 材 料载 荷 一位 移 曲 线 如 所 分