膨胀充填材料接顶试验研究.pdf

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1、矿业工程第12卷第5期64MiningEngineering2014年1O月膨胀充填材料接顶试验研究王力褚衍玉李文利夏元友(1．武汉理工大学土木工程与建筑学院；2．武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070)摘要：利用静态膨胀剂替代部分胶凝材料充入采空区，一定时间内，膨胀充填材料体积发生膨胀，充满整个空区并对周边岩体产生一定的预应力。离析分层实验结果证明：在充填率达到85时，灰砂比1：1和1：3、浓度75的料浆，分别在8h和48h后完全接顶，最终对顶板的压力分别为0．66MPa和0．20MPa。关键词：充填开采；静态膨胀剂；膨胀系数；完全接顶中图分类号：TD853．34文献标识码：

2、A文章编号：1671—8550(2014)05—0064—030引言1离析分层试验充填采矿法与空场法、崩落法相比，有着独特的优势，当充填料浆浓度过低时，充填料浆拌和物间因粘聚力符合“两型”社会的需求，使用充填开采的矿山所占的比不足出现粗骨料与浆体相互分离的现象，这不仅降低料浆重日益增高。在充填生产工艺中，充填接顶是最难也是最输送能力，而且导致充填体整体结构受到影响，充填体强重要的～项工艺技术，因为接顶的好坏，不仅直接关系到度大幅下降]。采场本身的安全，而且对控制围岩变形，预防大范围的地试验是将不同配比的充填料浆充分搅拌后，在透明容质灾害有十分重要的作用，由于受到充填料特性、充填工器内静置一段

3、时间，观察其是否出现离析分层现象，充填艺、充填环境以及人为因素等的影响_1]，充填接顶的效料浆制作时室内温度23~C，湿度7O，灰砂比为膨胀剂：果并不理想，常出现几十厘米到几米不等的空顶，导致充河砂。试验结果如表1。填体未能充分发挥其应有的作用，针对这一现象，采矿技术人员做了大量的实践工作，但都未从根本上解决充填接顶问题。表1不同配比充填料浆离析分层现象观察表目前，充填材料常用的胶凝剂为水泥，其与尾沙形成的充填体具有一定的沉缩性。针对这一现状，提出利用静有有态膨胀剂替代部分传统胶凝材料，静态膨胀剂的主要成分5O％有有有有有为过烧氧化钙，遇水后体积可自由膨胀4～5倍，一般用来55有有有有有破裂

4、岩石和混凝土，其在潮湿条件下会缓慢还原为碳酸钙Ⅲ4]。这种新型胶凝材料与尾砂一起充入采空区，充填体60有有有有有体积在一定的时间内将发生膨胀，将充填整个采空区，并65无有有有有在膨胀受限的情况下，还可对周边围岩产生一定的预应力，7O无无有有有将从根本上解决充填接顶问题。为证明该设想，从充填料浆配比的初选，充填料浆自由状态下膨胀系数的测定以及75无无无无无制作采空区模型进行实际验证等方面作了相关实验。试验8O无无无无无所用胶凝膨胀材料为静态膨胀剂，充填骨料利用中细河砂取代尾砂。从表1可见：灰砂比越大的充填料浆其出现离析分层现象的最低浓度越低，当料浆浓度达到75时，不同灰砂比的充填料浆均无离析分

5、层现象；当浓度低于65的充填作霎者昙简介：2王千014力-。4f(1-92913—一)，男弭f(汩汉裤族1)，湖j北武汉人^，武汨汉硼理工T料付浆水都目p存什在仕离同析l分刀层现扰象水，’故猷一：／4-~度J豆低l-j-650的口fi—E,填岷料付浆水试风大学本科生。验暂不考虑。2014年第5期王力等膨胀充填材料接顶试验研究65表2灰砂比1：1和1：2不同时段的膨胀系数表2自由状态下膨胀充填材料膨胀系数测定在离析分层实验的基础上，利用测量工具测量不同配比的膨胀材料在自由状态下不同时段上的膨胀系数，为下一步的充填接顶实验提供数据基础。测量方法：将不同配比的充填料浆充分搅拌后，静置于圆柱形塑料杯

6、，每次用游标卡尺测量塑料杯内膨胀材料的深度H，膨胀材料在杯内最高位置直径D，最高位置1／2处的直径D。，杯底位置的直径D。，每组数据测量3次，最终数据取其平均值。测量频率：第1天1h／次；第2天2h／次；第3～4天4h／次；第5～7天6h／次；7天后，12h／次；共测量3O天。体积计算方法：V一(D／2)。××H其中，D一(D+D+D。)／3膨胀系数：K—V／V。充填料浆制作时环境参数：温度25℃，湿度75。因测量数据量较大，且7天后数据变化增幅变缓，为方便显示，仅选取前7天的一些特征点数据，见表2、3，膨胀材料体积变化曲线见图1、2。表3灰砂比1：3～1：6不同时段的膨胀系数表灰砂比1：3

7、I：41：51：6＼度‘758o758o75807580时间／h、＼01．0001．0001．O0O1．000i．0001．0001．0001．0001i．00I1．0011．0011．0011．OO11．0Ol1．0011．00121．0O11．0031．0001．OO21．OO11．OO11．0011．00131．O361．074l_OO91．0221．OO11．0011．001i．00141．0661．