基于能量匹配关系确定胶结充填体固化时间及合理强度

作者：温震江; 肖柏林; 韦寒波; 巴蕾; 杨晓炳^*; 高谦; 陈伯瑜

来源：岩石力学与工程学报, 2021, S1: 2701-2707.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2020.0891

• 采矿工程
• 胶结充填体
• 全尾砂
• 养护龄期
• 能量匹配
• 合理强度
• 料浆配比

为了实现全尾砂胶结充填矿山安全、高效和低成本开采的目标,需要确定充填体合理强度。首先对试验材料进行分析,以确定胶砂强度试验配比;然后根据不同配比的胶砂强度试验结果,分析充填体强度与养护龄期的关系,并建立二者的关系表达式;接着通过引入匹配系数K来表征胶结充填体与矿岩能量匹配关系,并且据此确定充填体合理强度;最后针对马坑铁矿实例,分析其匹配特性,分别确定不同矿岩性质的充填体合理强度,然后进行一步骤采空区胶结充填体固化时间与二步骤矿柱回采合理时间匹配分析,在此基础上确定充填料浆配比和二步骤回采时间,并以工业充填进行验证。研究表明:在胶砂比和料浆浓度相同的条件下,充填体强度随着养护龄期呈指数增长;胶结充填体与矿岩能量匹配系数K与矿岩变形模量和容重、开采深度及充填体强度密切相关;采用胶结充填体与矿岩能量匹配特性,结合矿山实际,确定矿岩中等稳固时,一步骤采空区充填配比为胶砂比1∶4,浓度75%,矿岩局部破碎时,一步骤采空区充填配比采用胶砂比1∶4,浓度78%,分别固化12和17 d之后进行二步骤回采;经过工业充填验证,试样强度在2.35～3.28 MPa范围,均满足矿山强度要求。

• 单位
  福建省三钢（集团）有限责任公司; 北京科技大学