一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法技术

一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，步骤为：在深井不同位置、不同深度划定充填体原位力学参数测试区；选定一处测试区，利用回弹仪并配合辅助套头采集不同测点的回弹值；利用便携式背包钻机在选定的测试区内完成取芯样品钻取，先截取样品，再打磨试样；利用原位快速检测单轴压力机对试样进行现场强度检测，获取对应取芯处的充填体单轴抗压强度；更换测试区，继续回弹值和单轴抗压强度的采集，直到建立回弹值与单轴抗压强度线性关系回归曲线；将现场采集的回弹值代入回归曲线，直接获得无损检测胶结充填体原位强度。本发明专利技术省去了充填体搬运过程，解决了充填体从矿房到实验室搬运过程耗时费力、施工效率低等问题，提高了数据准确性。提高了数据准确性。提高了数据准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法


[0001]本专利技术属于充填采矿
，特别是涉及一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法。

技术介绍

[0002]充填体稳定性影响着深井矿山安全生产，其强度检测是对充填体稳定性评价的基础。随着地下开采不断地向下延深，地应力逐渐增加，因此充填体的稳定性对其相邻采场的回采尤为重要，具体体现在回采周期的长短和回采暴露面的大小，因而如何快速、准确测试充填体的强度，成为了充填体稳定性评价的基础。
[0003]由于受到充填过程的时间差异、充填料浆的沉淀和胶结材料的离析等因素影响，导致充填体强度在空间上可能存在差异化。此外，充填体强度评估时，从取芯到实验室强度监测中间会产生时间间隔，搬运过程会对充填体的结构性产生损伤，从而严重影响了充填体稳定性评价的可靠性。
[0004]因此，保证充填体强度测试的准确性，研究整个矿房充填体强度的空间变化规律，对地下采矿安全性评估具有重要意义。
[0005]目前，为进行充填体强度监测和安全性评估，主要是采用便携式背包钻机取芯，然后搬运到实验室，再加工成标准试样，最后将试样在不同类型的力学实验机中进行强度测试。另外，还有的实验室会按照充填工艺需要，在实验室内通过严格配比制备标准充填体试样，在不同的养护龄期内，按照标准力学实验方法，评价拟选定充填工艺下充填体力学参数测试。
[0006]但是，对于采用取芯
→
搬运
→
制样
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强度测试的实验方法来说，由于取芯到强度测试的过程中会形成时间差，数据准确性受到的影响比较严重，而且充填体从矿房到实验室的搬运过程耗时费力，同时降低了施工效率，并且整个施工过程需要足够的空间，还需要外接电源或者风管施工，往往会堵塞巷道，从而会影响到矿山的正常生产。
[0007]对于实验室制样
→
强度测试的实验方法来说，也存在明显的不足之处：
①
、无法反映充填体工艺中灰砂比、浓度等参数的偏差影响，也无法反映在深井地下采场中的养护温度和湿度条件；
②
、充填工艺中浆体/膏体的屈服应力和充填工艺是否连续，对充填体的离析、分层都有影响，在实验室对标准试样的力学测试更无法反映现场充填体的力学参数；
③
、现场充填体受自重固结和不同测压条件下的估计影响，一般室内标准试样均忽略此种现场边界应力条件的影响。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，省去了充填体搬运的过程，解决了充填体从矿房到实验室的搬运过程耗时费力、降低施工效率等问题，提高了数据准确性。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种深井高浓度胶结充填体原位
力学参数测试方法，包括如下步骤：
[0010]步骤一：在深井不同位置、不同深度划定充填体原位力学参数测试区；
[0011]步骤二：选定一处测试区，利用回弹仪并配合辅助套头采集不同测点的回弹值；
[0012]步骤三：利用便携式背包钻机在选定的测试区内完成取芯样品的钻取，然后对取芯样品进行截取，之后对截取的试样进行打磨；
[0013]步骤四：利用原位快速检测单轴压力机对试样进行现场强度检测，获取对应取芯处的充填体单轴抗压强度；
[0014]步骤五：更换测试区，继续回弹值和单轴抗压强度的采集，直到建立回弹值与单轴抗压强度线性关系回归曲线；
[0015]步骤六：将现场采集的回弹值代入回归曲线，直接获得无损检测胶结充填体原位强度。
[0016]在步骤一中，不同位置测试区内的充填体数据为相同充填矿房横截面不同位置充填体所对应的充填体数据和不同充填矿房充填体所对应的填充体数据。
[0017]在步骤一中，不同深度测试区内的充填体数据为同一位置充填体按照不同深度每隔0.5m取3个试样进行检测获取的充填体数据。
[0018]在步骤二中，回弹仪的冲击杆借助辅助套头间接对充填体进行冲击。
[0019]在步骤三中，便携式背包钻机由人工携带至矿房。
[0020]在步骤三中，取芯样品的截取由人工利用钢锯进行切割实现，截取后的取芯样品还需要利用美工刀进行修平，修平后的取芯样品再利用砂纸进行打磨。
[0021]在步骤四中，原位快速检测单轴压力机的压头与油缸需要在水平方向上相对设置，且原位快速检测单轴压力机的压力传感器测量结果采用数字显示器直接读取。
[0022]在步骤五中，通过建立的回弹值与单轴抗压强度线性关系回归曲线，得出充填体回弹值和强度的空间分布规律。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术的深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，只需第一次建立回弹值和单轴抗压强度线性关系回归曲线，即可在以后的矿房中仅利用回弹仪与配套的辅助套头完成无损强度检测，本专利技术实现了回弹法、现场取芯强度测试和规律分析的有机结合，进一步实现了对矿山充填体安全性的整体评估。本专利技术省去了充填体搬运的过程，解决了充填体从矿房到实验室的搬运过程耗时费力、降低施工效率等问题，提高了数据准确性。本专利技术采用的所有设备均为轻型化的便携式设备，可以将设备直接抵达矿房完成深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试，对充填采矿安全性校核具有推进作用，对矿山安全高效生产具有指导意义。
附图说明
[0025]图1为本实施例中选用的回弹仪与配套使用的辅助套头的结构示意图；
[0026]图2为本实施例中选用的原位快速检测单轴压力机的结构示意图；
[0027]图3为本实施例中建立的回弹值与单轴抗压强度线性关系回归曲线；
[0028]图中，1—回弹仪，2—辅助套头，3—10kN油缸，4—压力数显表，5—固定板，6—压头，7—拉杆，8—反力板，9—位移传感器，10—位移数显表，11—手动液压泵，12—油管。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0030]一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，包括如下步骤：
[0031]步骤一：在深井不同位置、不同深度划定充填体原位力学参数测试区；不同位置测试区内的充填体数据为相同充填矿房横截面不同位置充填体所对应的充填体数据和不同充填矿房充填体所对应的填充体数据；不同深度测试区内的充填体数据为同一位置充填体按照不同深度每隔0.5m取3个试样进行检测获取的充填体数据；
[0032]步骤二：选定一处测试区，利用回弹仪并配合辅助套头采集不同测点的回弹值；回弹仪的冲击杆借助辅助套头间接对充填体进行冲击；具体的，如果直接由回弹仪的冲击杆对充填体进行冲击，很容易出现充填体被击破的情况，此时回弹仪的示数非常不稳定，甚至无法得到有效示数，当采用辅助套头后，有效避免了充填体受冲击后破碎的问题，保证了回弹仪示数的稳定有效；如图1所示，为本实施例中选用的回弹仪1及与之配套使用的辅助套头2，该回弹仪1具体为集成式数显回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：在深井不同位置、不同深度划定充填体原位力学参数测试区；步骤二：选定一处测试区，利用回弹仪并配合辅助套头采集不同测点的回弹值；步骤三：利用便携式背包钻机在选定的测试区内完成取芯样品的钻取，然后对取芯样品进行截取，之后对截取的试样进行打磨；步骤四：利用原位快速检测单轴压力机对试样进行现场强度检测，获取对应取芯处的充填体单轴抗压强度；步骤五：更换测试区，继续回弹值和单轴抗压强度的采集，直到建立回弹值与单轴抗压强度线性关系回归曲线；步骤六：将现场采集的回弹值代入回归曲线，直接获得无损检测胶结充填体原位强度。2.根据权利要求1所述的一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，其特征在于：在步骤一中，不同位置测试区内的充填体数据为相同充填矿房横截面不同位置充填体所对应的充填体数据和不同充填矿房充填体所对应的填充体数据。3.根据权利要求1所述的一种深井高浓度胶结充填体原位力学参数测试方法，其特征在于：在步骤一中，不同深度测试区内的充填体数据为同一位置充填体按照不同深...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柬，
申请(专利权)人：沈阳有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：