[发明专利]一种模拟实际采场环境的膏体充填材料实验室养护方法

说明书

一种模拟实际采场环境的膏体充填材料实验室养护方法，包括以下步骤：(1)对实际采场进行现场调研，膏体充填完成后对实际采场实时监测；(2)在实验室内制备充填体试件；(3)将充填体试件置于透明容器内，倒入腐蚀溶液，然后全部置于压力架内并放入混凝土碳化试验箱，根据实际采场监测数值调整混凝土碳化试验箱条件，对充填体进行同步养护；(4)根据实际采场监测应力，通过压力架对充填体试件施加应力；(5)养护完成后取出充填体试件的力学性质的测定。本发明的方法测得的力学性质更接近于实际工程中的充填体，更加符合工程实际情况。

技术领域

本发明涉及膏体充填开采技术领域，具体涉及一种模拟实际采场环境的膏体充填材料实验室养护方法。

背景技术

膏体充填开采技术作为建筑物下、铁路下、水体下和承压水上开采(简称“三下一上”开采)的重要手段，在国内外被广泛应用。充填膏体被充填到采空区后形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系，可有效控制采空区地表开采沉陷，提高资源采出率，保证矿山的可持续发展。

膏体充填完成后，为保证充填效果需要对采空区下的充填体进行实时监测，但由于充填体的体积较大以及井下复杂的环境，对充填体性能的直接测定难以实现。目前常用的方法是对充填体钻孔取样运送到实验室后获取其力学参数，不过缺点是过程繁琐且成本较高。相比较而言，在室内试验中模拟实际采场情况进行充填体的制备与养护是更为有效的方法。

充填体强度与后期养护条件密切相关。目前充填体的室内养护方式主要为标准养护，但是通过对比现场与室内试验的结果发现，现场实测的充填体强度值远低于室内试验值，这说明现场的养护条件与标准养护条件存在着较大差异。

对于标准养护来说，其是一个温度湿度均保持恒定的养护过程(温度为20±2℃，相对湿度为95％RH以上)，而对于实际采场来说却是变化的。当大体积的充填膏体充填到采空区后会发生剧烈的水化反应，反应热量迅速集聚，温度快速升高，同时由于充填体的充填井下出现了围岩包围的密闭空间，充填体所处环境温度也随着热量的散发而大幅度提升(最高可超过60℃)，采场环境变为高温；水化反应完成后，温度逐渐下降趋于平稳。温度的变化也会导致湿度的变化，高温使得采空区内空气携带水分能力增强，在绝对湿度不变的情况下饱和湿度变大，相对湿度变小。温度下降后，相对湿度值变大。

考虑到采场实际情况复杂，充填体所处环境除了上述的温度、湿度变化外还会受到其他因素的影响，包括围岩应力作用、采场中的矿井水浸泡腐蚀以及CO₂碳化作用等，充填体在这些因素的共同作用下力学性质会发生较大的改变。

发明内容

本发明的目的是解决上述背景技术缺陷，提供一种模拟实际采场环境的膏体充填材料实验室养护方法，利用该方法在室内试验中获得充填体的准确力学性质。

本发明技术方案为一种模拟实际采场环境的膏体充填材料实验室养护方法，其特征在于：实测实际采场环境中温度、湿度、应力、矿井水化学成分及水位、CO₂浓度等指标，利用所测指标在实验室内模拟出相似环境，将充填体放置于该环境中进行养护，使充填体养护过程更接近于实际采场。

本发明的方法包括以下步骤：

(1)对实际采场进行现场调研，待膏体充填完成后，对实际采场内温度、湿度、充填体所受应力、矿井水水位和CO₂浓度进行实时监测，同时检测矿井水化学成分；

(2)在实验室内制备充填体试件，将用于制备充填体试件的料浆搅拌均匀，装模并带模放入混凝土碳化试验箱进行预制养护24h，养护的温度、湿度和CO₂浓度按照实际采场充填完成后24h内所测得数据的平均值进行设定，24h后取出，拆模得到成型的充填体试件；