[发明专利]一种胶结充填体宽度确定方法

说明书

本申请公开了一种胶结充填体宽度确定方法，本申请实施例依据滑楔体极限平衡理论、普氏平衡拱理论，综合考虑胶结充填体自身材料特征、一步骤矿房形态与结构尺寸、顶底板围岩与二步骤充填体综合作用、临近胶结充填体爆破震动等多因素综合影响，建立一步骤胶结充填体强度数学模型。分析各因素对需求强度的影响，在考虑安全与经济的前提下，确定出合适的需求强度，为类似金属矿山大段高嗣后胶结充填体强度确定提供借鉴。本申请以一步骤胶结充填体水泥用量为目标，确定合理的一步骤采场结构尺寸，在保证采场安全的前提下，寻找最低的水泥用量，达到最佳的经济效益。

技术领域

本申请涉及胶结充填体技术领域，特别涉及一种胶结充填体宽度确定方法。

背景技术

随着人们环保意识不断提高，充填采矿法必将成为各类矿山的主体开采方法。两步骤连续开采方法具有安全、高效、低成本和环保的明显优势，成为开采中等稳固以上、中厚以上矿体的主体采矿方法。该方法将矿体分为两步骤开采，一步骤回采矿柱，然后利用胶结充填体对形成的空区进行胶结充填，形成具有一定强度和高度的人工矿柱，使人工矿柱起到支撑采矿作业所需空间的作用，二步骤回采矿房，然后进行非胶结充填，充填采矿法可以最大限度地提高资源回采率。

合理的确定一步骤矿柱和二步骤矿房的结构尺寸直接关系着采矿作业的安全状况和采矿成本。二步骤矿房尺寸通常由顶板允许暴露面积、矿体形态、围岩物理力学性质决定，一般采用非胶结或低强度胶结充填，采矿成本低。一步骤矿柱通常采用胶结充填体构建，尺寸确定是关系安全和经济的核心。

现有充填法一步骤采场尺寸确定常常采用经验法，即：根据岩体物理力学特性确定一步骤采场顶板允许暴露面积，由矿体厚度可确定采场长度或宽度，由允许暴露面积可反推采场宽度或长度，此外由阶段高度共同构成了一步骤采场结构尺寸。由确定的结构尺寸，确定一步骤胶结充填体强度，从而确定相对应的水泥耗量。显然未获得最小的水泥耗量，不能将采矿成本降至最低。

因此，如何确定胶结充填体宽度，使胶结充填体的耗量最少成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种胶结充填体宽度确定方法，以解决现有技术中不能确定胶结充填体的适当尺寸的问题。

本申请提供一种胶结充填体宽度确定方法，所述确定方法包括：

确定预设胶结充填体宽度的胶结充填体强度；

根据预设胶结充填体宽度的胶结充填体强度，确定胶结充填体强度与胶结充填体宽度的函数关系；

确定不同砂灰比的胶结充填体强度；

根据不同砂灰比的胶结充填体强度，确定胶结充填体强度与砂灰比的函数关系；

根据胶结充填体强度与胶结充填体宽度的函数关系、胶结充填体强度与砂灰比的函数关系、胶结充填体长度、胶结充填体宽度和胶结充填体高度，确定胶结充填体总耗量；

确定胶结充填体宽度下限和胶结充填体宽度上限；

根据胶结充填体总耗量、胶结充填体宽度下限和胶结充填体宽度上限，确定胶结充填体最优宽度。

进一步地，所述胶结充填体强度与胶结充填体宽度的函数关系的表达式为σ_c＝kW^b，其中，σ_c为胶结充填体强度、k为第七系数、b为第八系数、W为胶结充填体宽度。

进一步地，所述胶结充填体强度与砂灰比的函数关系的表达式为σ_c＝mSⁿ，其中，m为第九系数、n为第十系数、S为砂灰比。

进一步地，所述根据胶结充填体强度与胶结充填体宽度的函数关系、胶结充填体强度与砂灰比的函数关系、胶结充填体长度、胶结充填体宽度和胶结充填体高度，确定胶结充填体总耗量的公式为：