[发明专利]一种下向分层进路充填体强度现场测试方法

说明书

本发明公开了一种下向分层进路充填体强度测试方法，本方法在二步回采矿柱揭露出的充填体侧帮进行取样设计和水钻试样；据现场取样获得的圆柱体试块强度，借助室内试验建立的圆柱体和立方体两种试块强度的关系，获得进路充填体立方体强度；将其强度与充填体设计强度对比，给出现场充填体强度安全指标。最后根据进路充填体两帮获得的多个取样位置的充填体强度安全指标，绘制出整体充填体进路的安全指标等值线，评价进路充填体的稳定性以及预测充填体灾变失稳风险。本发明的下向分层进路充填体强度现场测试方法，能够为在充填体顶板下安全采矿提供一种强度测试和安全评价技术，从而提高下向进路充填体法采矿安全生产和风险预测能力。

技术领域

本发明属于充填采矿技术领域，具体涉及一种下向分层进路充填胶结充填体强度现场测试方法。

背景技术

充填法采矿是将废渣、废石、尾砂、废水等废弃物回填到地下采场，能够控制采场地压和地表下沉；同时还减少废弃物排放，保护环境。因此充填法采矿是绿色采矿必由之路，是未来资源开发利用的发展方向。下向分层进路式充填采矿方法主要用于不稳固矿岩条件的矿体开采，在胶结充填进路形成人工充填体顶板下采矿作业。因此，进路充填体强度和稳定性直接关系到采矿安全生产。

工程实践表明，胶结充填体强度与充填骨料粒径级配、胶砂比、充填料浆浓度、搅拌工艺、流动性、泌水率以及输送工艺密切相关。由于充填料浆配比、搅拌和输送工艺受诸多人为和工程因素影响，使得材料配比、料浆搅拌以及管道输送中存在诸多不确定性因素，不仅降低胶结充填体强度，而且还导致充填体结构不均匀性。由此给在充填体下采矿作业带来安全隐患。对进路充填体强度进行现场取样、强度测试以及充填体整体稳定性评价，对于及时采取安全与防控措施是十分必要。

发明内容

针对上述分层充填法采矿面临充填体顶板下采矿作业潜在的安全生产问题，本发明提供了一种下向分层进路充填体强度现场测试方法，利用该方法能够进行进路充填体的现场取样和强度测试，获得进路胶结充填体在不同位置与不同龄期的胶结充填体强度指标，借助进路胶结充填体设计强度，进行胶结充填体强度安全性分区，实现对进路充填体安全评价与风险预测，为复杂难采不稳固矿床安全、高效和绿色充填法开采提供一种安全测试方法。

上述目的是通过下述技术方案实现的：

一种下向分层进路充填体强度现场测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)对矿床进行下向分层进路式充填法采矿，充填三天后，按照一步开采矿房、二步回采矿柱的原则，在二步回采矿柱所揭露的进路充填体两侧帮选取N个取样点，用混凝土钻芯取样机进行现场取样：将直径为102mm、长度为380mm的水钻头安装在所述混凝土钻芯取样机上，用不大于50r/min的转速在所述取样点上钻进到底，后拔出钻头，用直径为112mm、长度为380mm的钻头进行扩孔，最后使用Ф12mm的钢筋棍撬断岩芯获取样品，所述样品的尺寸为Φ100mm×380mm的圆柱体；

(2)根据所述进路充填体的配方，在实验室内分别开展标准养护条件下的高径比为1的圆柱体试块和标准立方体试块的抗压强度试验，建立圆柱体试块和立方体试块之间的强度换算关系；

(3)将步骤(1)中的样品切割后获得N组、每组3块的Φ100mm×100mm圆柱体试块样品，对每组圆柱体试块样品进行抗压强度测试，取测试结果的均值作为该组圆柱体试块样品的3d抗压强度，共获得N个3d抗压强度值；

(4)充填七天后，在步骤(1)的取样点附近另外选取N个取样点，按照步骤(1)的方法进行取样，按照步骤(3)的方法进行7d抗压强度测试，共获得N个7d抗压强度值；

(5)充填二十八天后，在步骤(1)和步骤(4)的取样点附近另外选取N个取样点，按照步骤(1)的方法进行取样，按照步骤(3)的方法进行28d抗压强度测试，共获得N个28d抗压强度值；