[发明专利]一种尾砂胶结膏体充填体强度预计方法

说明书

本发明公开了一种尾砂胶结膏体充填体强度预计方法，该强度预计方法首先对现场膏体充填体进行取样，随后利用压汞实验测得试样的微观孔隙结构，通过测试现场膏体材料的微观孔隙结构，然后根据膏体材料的单轴抗压强度和微观孔隙结构之间的关系，来计算预测膏体的单轴抗压强度值，该方法以现场取样和实验室测试相结合的方式来预测井下现场膏体充填体的强度。本发明可简单快捷准确地预测井下现场膏体充填体的强度，能够为矿井生产的合理规划提供可靠依据，具有广泛的实用性。本发明是一种科学可靠的、能够将实验室与现场测试相结合的尾砂胶结膏体充填体的强度预计方法，对于科学合理安排生产计划、提高生产效率和保障安全生产具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于矿山膏体充填工程及矿山充填材料强度预计相关技术领域，具体的说是涉及一种尾砂胶结膏体充填体强度预计方法。

背景技术

尾砂胶结膏体充填材料是由全级配尾砂、胶结料和水组成，膏体充填具有稳定性好、不分层离析、无需脱水和输送距离远等显著优点，是未来矿井充填技术的发展趋势。其中充填体的强度是膏体充填质量最为重要的评价指标之一，其直接决定着相邻矿柱的开挖时间，开挖过早可能会引起充填体的垮塌，严重的会引起人员的伤亡；开挖过晚则会降低矿山的直接经济效益。因此，膏体充填体强度的预计对于矿山的安全高效开采显得尤为重要。

目前现有技术中获取现场膏体充填体强度的方法主要有现场取芯测试法和实验室测试类比法。现场取芯方法实施难度大，需要获取试样量大，且取芯过程会不可避免地损害试样的完整性，从而影响测试结果的准确性。而对于纯实验室测试类比法，由于实验室条件无法完全模拟井下环境（温度、湿度、排水条件）、采场尺寸效应及固结效应等，因此与现场存在较大差异。

因此，如果能够提出一种科学可靠的、能够将实验室与现场测试相结合的尾砂胶结膏体充填体的强度预计方法，对于科学合理安排生产计划、提高生产效率、保障安全生产具有十分重要的意义。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种准确可靠的尾砂胶结膏体充填体强度预计方法，该方法通过现场所取试样的微观孔隙结构来推测充填体的强度，其目的是为相邻矿柱开挖时间的合理选择提供可靠的依据。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种尾砂胶结膏体充填体强度预计方法，该方法首先对现场膏体充填体进行取样，随后利用压汞实验测得试样的微观孔隙结构，通过测试现场膏体材料的微观孔隙结构，然后根据膏体材料的单轴抗压强度和微观孔隙结构之间的关系，来计算预测膏体的单轴抗压强度值，该方法以现场取样和实验室测试相结合的方式来预测井下现场膏体充填体的强度。

本发明强度预计方法的预计过程具体包括如下步骤：

a.现场取样：对现场膏体充填体进行钻芯取样，钻芯的直径不低于100mm，钻芯的长度不小于100mm；

b.干燥处理：将所取试样未受钻芯影响的完整部分切割成1cm³左右的小方块，然后进行脱水干燥处理；

干燥处理步骤包括微波干燥和真空干燥两个过程；微波干燥过程是将试样放置在微波干燥机中干燥5～10min，微波干燥机的工作功率不低于800W，微波干燥机的工作频率为2.45GHz；真空干燥过程是将试样放置在35℃的真空干燥炉中进行干燥，直至重量恒定。

c.压汞孔隙率测试：压汞孔隙率测试的测试环境为氮气，加热速率不高于10℃/min，最终得到试样的微观孔隙结构分布值；

d.现场膏体充填体的单轴抗压强度通过下列公式计算得到：

σ_c=σ₀(1-n)^a(1-n_≥d)^b。