膨脹充填材料接頂試驗(yàn)研究.pdf

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1、礦業(yè)工程第12卷第5期64MiningEngineering2014年1O月膨脹充填材料接頂試驗(yàn)研究王力褚衍玉李文利夏元友(1．武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院；2．武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070)摘要：利用靜態(tài)膨脹劑替代部分膠凝材料充入采空區(qū)，一定時(shí)間內(nèi)，膨脹充填材料體積發(fā)生膨脹，充滿整個(gè)空區(qū)并對(duì)周邊巖體產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力。離析分層實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：在充填率達(dá)到85時(shí)，灰砂比1：1和1：3、濃度75的料漿，分別在8h和48h后完全接頂，最終對(duì)頂板的壓力分別為0．66MPa和0．20MPa。關(guān)鍵詞：充填開采；靜態(tài)膨脹劑；膨脹系數(shù)；完全接頂中圖分類號(hào)：TD853．34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、A文章編號(hào)：1671—8550(2014)05—0064—030引言1離析分層試驗(yàn)充填采礦法與空?qǐng)龇?、崩落法相比，有著?dú)特的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)充填料漿濃度過(guò)低時(shí)，充填料漿拌和物間因粘聚力符合“兩型”社會(huì)的需求，使用充填開采的礦山所占的比不足出現(xiàn)粗骨料與漿體相互分離的現(xiàn)象，這不僅降低料漿重日益增高。在充填生產(chǎn)工藝中，充填接頂是最難也是最輸送能力，而且導(dǎo)致充填體整體結(jié)構(gòu)受到影響，充填體強(qiáng)重要的～項(xiàng)工藝技術(shù)，因?yàn)榻禹數(shù)暮脡?，不僅直接關(guān)系到度大幅下降]。采場(chǎng)本身的安全，而且對(duì)控制圍巖變形，預(yù)防大范圍的地試驗(yàn)是將不同配比的充填料漿充分?jǐn)嚢韬?，在透明容質(zhì)災(zāi)害有十分重要的作用，由于受到充填料特性、充填工器內(nèi)靜置一段

3、時(shí)間，觀察其是否出現(xiàn)離析分層現(xiàn)象，充填藝、充填環(huán)境以及人為因素等的影響_1]，充填接頂?shù)男Я蠞{制作時(shí)室內(nèi)溫度23~C，濕度7O，灰砂比為膨脹劑：果并不理想，常出現(xiàn)幾十厘米到幾米不等的空頂，導(dǎo)致充河砂。試驗(yàn)結(jié)果如表1。填體未能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，針對(duì)這一現(xiàn)象，采礦技術(shù)人員做了大量的實(shí)踐工作，但都未從根本上解決充填接頂問(wèn)題。表1不同配比充填料漿離析分層現(xiàn)象觀察表目前，充填材料常用的膠凝劑為水泥，其與尾沙形成的充填體具有一定的沉縮性。針對(duì)這一現(xiàn)狀，提出利用靜有有態(tài)膨脹劑替代部分傳統(tǒng)膠凝材料，靜態(tài)膨脹劑的主要成分5O％有有有有有為過(guò)燒氧化鈣，遇水后體積可自由膨脹4～5倍，一般用來(lái)55有有有有有破裂

4、巖石和混凝土，其在潮濕條件下會(huì)緩慢還原為碳酸鈣Ⅲ4]。這種新型膠凝材料與尾砂一起充入采空區(qū)，充填體60有有有有有體積在一定的時(shí)間內(nèi)將發(fā)生膨脹，將充填整個(gè)采空區(qū)，并65無(wú)有有有有在膨脹受限的情況下，還可對(duì)周邊圍巖產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，7O無(wú)無(wú)有有有將從根本上解決充填接頂問(wèn)題。為證明該設(shè)想，從充填料漿配比的初選，充填料漿自由狀態(tài)下膨脹系數(shù)的測(cè)定以及75無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)制作采空區(qū)模型進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證等方面作了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)8O無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)所用膠凝膨脹材料為靜態(tài)膨脹劑，充填骨料利用中細(xì)河砂取代尾砂。從表1可見(jiàn)：灰砂比越大的充填料漿其出現(xiàn)離析分層現(xiàn)象的最低濃度越低，當(dāng)料漿濃度達(dá)到75時(shí)，不同灰砂比的充填料漿均無(wú)離析分

5、層現(xiàn)象；當(dāng)濃度低于65的充填作霎者曇簡(jiǎn)介：2王千014力-。4f(1-92913—一)，男弭f(汩漢褲族1)，湖j北武漢人^，武汨漢硼理工T料付漿水都目p存什在仕離同析l分刀層現(xiàn)擾象水，’故猷一：／4-~度J豆低l-j-650的口fi—E,填岷料付漿水試風(fēng)大學(xué)本科生。驗(yàn)暫不考慮。2014年第5期王力等膨脹充填材料接頂試驗(yàn)研究65表2灰砂比1：1和1：2不同時(shí)段的膨脹系數(shù)表2自由狀態(tài)下膨脹充填材料膨脹系數(shù)測(cè)定在離析分層實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用測(cè)量工具測(cè)量不同配比的膨脹材料在自由狀態(tài)下不同時(shí)段上的膨脹系數(shù)，為下一步的充填接頂實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。測(cè)量方法：將不同配比的充填料漿充分?jǐn)嚢韬螅o置于圓柱形塑料杯

6、，每次用游標(biāo)卡尺測(cè)量塑料杯內(nèi)膨脹材料的深度H，膨脹材料在杯內(nèi)最高位置直徑D，最高位置1／2處的直徑D。，杯底位置的直徑D。，每組數(shù)據(jù)測(cè)量3次，最終數(shù)據(jù)取其平均值。測(cè)量頻率：第1天1h／次；第2天2h／次；第3～4天4h／次；第5～7天6h／次；7天后，12h／次；共測(cè)量3O天。體積計(jì)算方法：V一(D／2)?！痢罤其中，D一(D+D+D。)／3膨脹系數(shù)：K—V／V。充填料漿制作時(shí)環(huán)境參數(shù)：溫度25℃，濕度75。因測(cè)量數(shù)據(jù)量較大，且7天后數(shù)據(jù)變化增幅變緩，為方便顯示，僅選取前7天的一些特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2、3，膨脹材料體積變化曲線見(jiàn)圖1、2。表3灰砂比1：3～1：6不同時(shí)段的膨脹系數(shù)表灰砂比1：3

7、I：41：51：6＼度‘758o758o75807580時(shí)間／h、＼01．0001．0001．O0O1．000i．0001．0001．0001．0001i．00I1．0011．0011．0011．OO11．0Ol1．0011．00121．0O11．0031．0001．OO21．OO11．OO11．0011．00131．O361．074l_OO91．0221．OO11．0011．001i．00141．0661．