[发明专利]一种充填体-岩柱系统力学作用机理试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及充填体-岩柱系统力学机理测试领域，具体涉及一种充填体- 岩柱系统力学作用机理试验方法。

背景技术

充填体充入井下空区后，与岩体或矿柱共同协调作用形成充填体-岩柱系 统控制空区矿岩变形，Blight等人分别采用不同的手段和方法对充填体支撑 岩体的力学作用机理进行了力学试验研究，查剑峰等人为揭示煤矸石充填作用 机理进行了类似的试验研究。为描述低刚度的充填体与矿柱的相互作用机理， Blight采用高约100mm，内径203mm的钢桶，桶内中央位置放置圆柱形岩石试 件，四周按试验要求充填砂子等不同的充填材料，进行单轴压缩试验，分析研 究有、无充填料包围条件下的岩石强度以及不同充填材料包围条件下岩石强度 的变化，如图1所示，以此揭示充填体与岩体的相互作用机理。

试验对有充填材料包围状态下的岩柱强度变化特性进行了很好的揭示，对 实验过程中岩柱、充填体各自受力变化、同一时刻二者受力特征以及整个试验 过程岩柱和充填体承载规律未能给以系统的揭示。

充填体在充填空区内受四周围岩的约束，同时起到支撑顶板，减小围岩破 坏变形，减缓地表下沉的作用。对于充填体而言，一般情况下是以水泥为胶凝 材料的多组分、多相复合材料介质，其宏观力学性能与内部自身细观结构有着 十分密切的关系。因此对于充填体与岩体的统一系统而言，如能测定充填体内 部以及岩石试件的加载变化关系，并将二者变化规律与宏观受力相结合进行综 合分析，将能进一步对充填体-岩体作用机理及承载规律研究提供更为直观的 实验依据和理论支撑。

充填料浆充入井下空区后，与岩体或矿柱共同协调作用形成充填体-岩柱 系统控制空区矿岩变形。充填体在充填空区内受四周围岩的约束，同时起到支 撑顶板，减小围岩破坏变形，减缓地表下沉的作用。充填后空区的矿岩与充填 体相互作用过程是一个十分复杂的力学过程，研究充填体与岩柱相互作用机理 有重要的意义。

因此，如何提供一种试验方法，能够测定在充填体-岩柱系统加载过程中 充填体受力特征、岩柱变形规律以及充填体-岩柱系统宏观受力特征的相互关 系，对研究充填体岩体作用机理有着重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种充填体-岩柱系统力学作用机理试验方法，该试验方 法在充填体包围条件下岩柱加载过程中能系统地获得充填体内部变形破坏规 律、岩柱破坏特性及压缩时间关系特性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种充填体-岩柱系统力学作用机理试验方法，包括如下步骤：

S1、岩柱试件制备：加工制备规格为高度100mm的灰岩试件作为试验岩(矿)柱的代用材料，进行常规单轴抗压强度试验和充填体-岩柱系统有侧限条件单轴加载试验；

S2、自制弹性模块的加工制备：根据根据试验要求按设计的浓度和灰砂比 制备充填料浆，在20mm×10mm×5mm的小型塑料模具内加入充填料浆并刮平表 面，在恒温恒湿养护箱内按试验要求养护28天，制成作为粘贴应变片的表内 介质的自制弹性模块；

S3、电阻应变片的粘贴与防水、防潮处理：将电阻应变片进行电阻测试后， 用棉花棒蘸丙酮将自制弹性模块欲贴片处清洗干净，采用防水防潮的914胶将 测试正常的电阻应变片按设定的方向粘贴在设计位置，然后用玻璃纸(或塑料 袋)垫着用拇指压住至少一分钟，压紧前注意左右挤压一会，以使气泡逸出， 待应变片粘牢且914胶晾干后；

蘸少许调好的914胶滴在应变片附近，将导线线脚等可能漏电的地方都包 裹住，以防短路，30～40min后，待914胶不粘手时，在弹性模块四周均匀地 涂一薄层熔化好的防潮剂涂液，涂层厚度小于0.5mm，将处理好的应变片试件 静置一天以上时间即可埋置使用，埋置前须进行电阻测试；

S4、岩柱试件应变片粘贴与防水处理：岩柱表面应变片沿轴向和垂直轴向 粘贴2组，共4片，用于常规单轴压缩试验的岩柱试件，其表面应变片用502 胶粘贴，不做防水处理；用于充填体-岩柱系统有侧限条件压缩试验的岩柱试 件，其应变片需要进行防水处理，其粘贴方法、防潮处理措施与步骤S3相同；